KR20150113867A - 광학 필름의 제조 방법 - Google Patents

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KR20150113867A
KR20150113867A KR1020150041306A KR20150041306A KR20150113867A KR 20150113867 A KR20150113867 A KR 20150113867A KR 1020150041306 A KR1020150041306 A KR 1020150041306A KR 20150041306 A KR20150041306 A KR 20150041306A KR 20150113867 A KR20150113867 A KR 20150113867A
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겐이치 가키시타
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후지필름 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 러빙 처리에 있어서의 배향 불량에서 기인하는 광학 필름의 표면의 결함을 저감시킬 수 있는 광학 필름의 제조 방법을 제공한다.
(해결 수단) 광학 필름의 제조 방법은, 배향층 형성층을 제 1 면에 갖는 연속하는 지지체 (26) 를 반송하는 공정과, 배향층을 형성하기 위해, 반송 방향에 직교하는 폭방향에 대하여 러빙각 α 로 배치된 러빙 롤러 (72) 에 지지체 (26) 를 랩각 θ 로 감아 제 1 가압력 F1 을 부여하고, 또한 지지체 (26) 의 제 2 면에 노즐 (50) 로부터 가스를 분사하여 제 2 가압력 F2 를 부여함으로써 지지체 (26) 를 러빙 롤러 (72) 에 가압시킨 상태에서, 배향층 형성층과 회전 구동되는 러빙 롤러 (72) 를 접촉시키는 러빙 처리하는 공정으로서, 제 2 가압력 F2 가 지지체 (26) 의 각 단부보다 지지체 (26) 의 중앙부에서 높은 러빙 처리하는 공정과, 러빙 처리된 배향층 상에, 가교성 액정성 화합물을 함유하는 도포액을 도포하는 공정을 적어도 구비한다.

Description

광학 필름의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL FILM}
본 발명은 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치에는 각종 광학 필름이 사용되고 있다. 그 중에서도, 러빙 처리를 실시함으로써 액정층에 배향성을 부여하는 광학 필름이 알려져 있다. 이 광학 필름은, 예를 들어, 배향층 형성층을 갖는 지지체를 연속 주행하여, 배향층 형성층에 러빙 처리를 실시해서 배향층을 형성하고, 배향층 상에 가교성 액정성 화합물을 함유하는 도포액을 도포하고, 이어서 건조시키고, 그 후에 경화시켜 액정층을 형성함으로써 제조된다.
이와 같은 광학 필름의 제조시의 러빙 처리에 있어서, 배향 불량에서 기인하는 표면의 결함이 문제가 되고 있다. 이 결함을 저감시키기 위한 방법이 제안되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 은, 러빙 처리시에 지지체의 이면측으로부터 유체압을 인가하여, 러빙 롤러에 대하여 지지체를 가압함으로써 배향 불량에서 기인하는 표면 결함을 저감시키는 방법을 개시하고 있다.
일본 공개특허공보 2006-267919호
그러나, 최근, 광학 필름의 표면 결함에 대한 품질의 요구가 높아져 있다. 특히, 러빙 롤러를 지지체의 반송 방향에 대하여 비스듬하게 배치한 경우, 배향 불량에서 기인하는 표면의 결함이 광학 필름에 발생하는 경우가 있음이 판명되었다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 광학 필름의 제조시의 러빙 처리에 있어서, 배향 불량에서 기인하는 표면의 결함을 저감시킬 수 있는 광학 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
제 1 실시형태의 광학 필름의 제조 방법은, 배향층 형성층을 제 1 면에 갖는 연속하는 지지체를 반송하는 공정과, 배향층을 형성하기 위해, 반송 방향에 직교하는 폭방향에 대하여 러빙각 α 로 배치된 러빙 롤러에 지지체를 랩각 θ 로 감아 제 1 가압력 F1 을 부여하고, 또한 지지체의 제 2 면에 가스를 분사하여 제 2 가압력 F2 를 부여함으로써 지지체를 러빙 롤러에 가압시킨 상태에서, 배향층 형성층과 회전 구동되는 러빙 롤러를 접촉시키는 러빙 처리하는 공정으로서, 제 2 가압력 F2 가 지지체의 각 단부 (端部) 보다 지지체의 중앙부에서 높은 러빙 처리하는 공정과, 러빙 처리된 배향층 상에, 가교성 액정성 화합물을 함유하는 도포액을 도포하는 공정을 적어도 구비한다.
제 2 실시형태의 광학 필름의 제조 방법은, 러빙각 α 가 5 ∼ 60°의 범위인 것이 바람직하다.
제 ３ 실시형태의 광학 필름의 제조 방법은, 지지체의 중심에서의 랩각 θ 가 3 ∼ 15°의 범위인 것이 바람직하다.
제 ４ 실시형태의 광학 필름의 제조 방법은, 중앙부에만 제 2 가압력 F2 가 부여되는 것이 바람직하다.
본 발명의 광학 필름의 제조 방법에 의하면, 러빙 처리에 있어서의 배향 불량에서 기인하는 광학 필름의 표면의 결함을 저감시킬 수 있다.
도 1 은, 광학 필름의 제조 라인을 나타내는 개략 구성도.
도 2 는, 러빙각 α 를 설명하기 위한 설명도.
도 3 은, 랩각을 설명하기 위한 설명도.
도 4 는, 작업량의 산출 방법을 나타내는 설명도.
도 5 는, 러빙 처리 공정의 장치 구성을 나타내는 개략 구성도.
도 6 은, 러빙각 α 와 랩각 θ 의 관계를 설명하는 설명도.
도 7 은, 러빙각 α 와 랩각 θ 의 관계를 설명하는 설명도.
도 8 은, 제 1 가압력 F1 과 지지체의 폭방향 위치의 관계를 나타내는 도면.
도 9 는, 합계 가압력 F 와 지지체의 폭방향 위치의 관계를 나타내는 도면.
도 10 은, 지지체의 중앙부와 단부를 설명하는 설명도.
도 11 은, 제 2 가압력 F2 의 프로파일을 나타내는 도면.
이하, 첨부 도면을 따라 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명한다. 본 발명은 이하의 바람직한 실시형태에 의해 설명된다. 본 발명의 범위를 일탈하지 않고서 여러 수법에 의해 변경을 실시할 수 있으며, 본 실시형태 이외의 다른 실시형태를 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위 내에 있어서의 모든 변경이 특허청구범위에 포함된다.
여기서, 도면 중 동일한 기호로 나타내는 부분은, 동일한 기능을 갖는 동일한 요소이다. 또, 본 명세서 중에서 수치 범위를 “∼” 를 사용하여 나타내는 경우에는, “∼” 로 나타내는 상한, 하한의 수치도 수치 범위에 포함하는 것으로 한다.
본 실시형태에 관련된 광학 필름의 제조 방법을 도 1 의 제조 라인 (20) 을 참조로 설명한다. 광학 필름의 제조 라인 (20) 에서는, 롤 형상의 연속하는 지지체 (26) 가 송출기 (66) 에 세트된다. 송출기 (66) 로부터 지지체 (26) 가 송출되어, 하류의 공정으로 반송된다. 송출된 지지체 (26) 는 가이드 롤러 (68) 에 의해 안내되어, 제진기 (25A) 로 반송된다. 지지체 (26) 의 표면에 부착된 티끌이 제진기 (25A) 에 의해 제거된다.
예를 들어, 지지체 (26) 는, 송출기 (66) 로부터 1 ∼ 50 m/분의 반송 속도로 송출된다. 단, 이 반송 속도에 한정되지 않는다. 또, 송출될 때, 예를 들어, 지지체 (26) 에 25 ∼ 500 N/m 의 장력이 가해진다. 주름 방지와 필름 슬립에 의한 흠집 방지의 관점에서 50 ∼ 300 N/m 인 것이 바람직하다.
연속하는 지지체 (26) 는 대향하는 제 1 면과 제 2 면을 갖고, 장척의 형상을 갖는다. 지지체 (26) 의 제 1 면과 제 2 면의 거리, 즉 두께는 10 ∼ 100 ㎛ 인 것이 바람직하다. 지지체 (26) 는, 적용되는 제품의 두께 저감의 요구와 주름 방지의 관점에서 15 ㎛ ∼ 60 ㎛ 의 두께를 갖는 것이 더욱 바람직하다. 또, 지지체 (26) 는 예를 들어, 300 ∼ 1500 ㎜ 의 폭을 갖고, 100 ∼ 5000 m 의 길이를 갖는다. 지지체 (26) 의 두께 및 폭은 적용되는 제품에 따라 적절히 선택된다. 지지체 (26) 는 웨브, 필름, 시트로 불리는 경우가 있다.
지지체 (26) 로서, 셀룰로오스아실레이트, 고리형 올레핀, 아크릴계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 및 폴리카보네이트 수지에서 선택되는 적어도 1 종을 주성분으로서 포함하는 것이 바람직하다. 또, 지지체 (26) 에 상기한 주성분의 수지에 더하여, 예를 들어, 가소제, 자외선 흡수제 등을 포함시킬 수 있다.
지지체 (26) 는, 제진기 (25A) 의 하류에 형성된 바 도포 장치 (21A) 로 반송된다. 배향층 형성용 수지를 포함하는 도포액이 바 도포 장치 (21A) 에 의해 지지체 (26) 에 도포되어, 지지체 (26) 의 제 1 면에 배향층 형성용 수지를 포함하는 도막이 형성된다. 또한, 바 도포 장치 (21A) 대신에 다른 도포 수단을 채용해도 된다. 다른 도포 수단으로서, 그라비아 코터, 롤 코터 (트랜스퍼 롤 코터, 리버스 롤 코터 등), 다이 코터, 익스트루젼 코터, 파운틴 코터, 커튼 코터, 딥 코터, 스프레이 코터 또는 슬라이드 호퍼 등을 적용할 수 있다.
배향층 형성용 수지에 사용되는 폴리머는, 그 자체 가교 가능한 폴리머 혹은 가교제에 의해 가교되는 폴리머 중 어느 것이나 사용할 수 있다. 또, 이들 조합을 복수 사용할 수 있다. 폴리머의 예로는, 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴산/메타크릴산 공중합체, 스티렌/말레이미드 공중합체, 폴리비닐알코올 및 변성 폴리비닐알코올, 폴리(N-메틸올아크릴아미드), 스티렌/비닐톨루엔 공중합체, 클로로술폰화폴리에틸렌, 니트로셀룰로오스, 폴리염화비닐, 염소화폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리이미드, 아세트산비닐/염화비닐 공중합체, 에틸렌/아세트산비닐 공중합체, 카르복시메틸셀룰로오스, 젤라틴, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리카보네이트 등의 폴리머 및 실란 커플링제 등의 화합물을 들 수 있다. 바람직한 폴리머의 예로는, 폴리(N-메틸올아크릴아미드), 카르복시메틸셀룰로오스, 젤라틴, 폴리비닐알코올 및 변성 폴리비닐알코올 등의 수용성 폴리머이고, 또한 젤라틴, 폴리비닐알코올 및 변성 폴리비닐알코올이 바람직하고, 폴리비닐알코올 및 변성 폴리비닐알코올이 특히 바람직하고, 중합도가 상이한 폴리비닐알코올 또는 변성 폴리비닐알코올을 2 종류 병용하는 것이 특히 바람직하다.
도막을 제 1 면에 형성한 지지체 (26) 는, 건조 존 (76A), 가열 존 (78A) 으로 순차 반송된다. 배향층 형성용 수지를 포함하는 도막을 건조시킴으로써, 지지체 (26) 의 제 1 면 상에 배향층 형성층이 형성된다. 제 1 면 상에 배향층 형성층이 형성된 지지체 (26) 는, 가이드 롤러 (68) 에 의해 안내되어, 러빙 처리의 공정으로 반송된다.
러빙 처리란, 배향층 형성층의 표면을 종이나 거즈, 펠트, 고무 혹은 나일론, 폴리에스테르 섬유 등을 사용하여 일정 방향으로 문지르는 처리를 말한다. 일반적으로는, 길이 및 굵기가 균일한 섬유를 평균적으로 식모한 천 등을 롤러에 첩부 (貼付) 하여 수회 정도 문지름으로써 실시된다.
러빙 처리의 공정에 있어서, 배향층 형성층에 러빙 처리를 실시하기 위해 러빙 롤러 (72) 가 배치되어 있다. 러빙 롤러 (72) 는, 원통상의 롤러와, 롤러의 외주면에 첩부된 러빙 천으로 구성되어 있다. 러빙 천은, 예를 들어, 기포 (基布) 와 기포에 짜 넣어진 파일사에 의해 구성된다. 예를 들어, 기포 및 파일사로는, 예를 들어 나일론 6·6 (등록상표) 등의 폴리아미드계, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀계, 폴리비닐알코올계, 폴리염화비닐리덴계, 폴리염화비닐계, 폴리아크릴로니트릴, 아크릴아미드, 메타크릴아미드 등의 아크릴계, 폴리시안화비닐리덴계, 폴리플루오로에틸렌계, 폴리우레탄계 등의 합성 섬유, 비단, 무명, 양모, 셀룰로오스계, 셀룰로오스에스테르계 등의 천연 섬유, 재생 섬유 (레이온, 아세테이트 등) 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 조합한 섬유가 사용된다. 러빙 롤러 (72) 는, 도시되지 않은 구동 장치에 의해 예를 들어, 1000 rpm 정도까지 회전 구동된다.
본 실시형태에서는, 러빙 롤러 (72) 는, 지지체 (26) 의 반송 방향에 대하여 수평면에서 자유롭게 회전할 수 있도록 구성되고, 소정의 러빙각 α 가 설정되어 있다. 러빙각 α 를 설정함으로써, 액정을 임의의 각도로 배향시킬 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 러빙각 α 는 5 ∼ 60°의 범위인 것이 바람직하고, 또한 10°이상인 것이 바람직하고, 나아가 55°이하인 것이 바람직하다. 또, 러빙 롤러 (72) 는, 50 ∼ 500 ㎜ 의 범위의 외경을 갖고, 러빙각 α 를 설정한 경우라도 지지체 (26) 의 폭 이상의 길이를 갖는다. 단, 이 외경, 길이에 한정되지 않는다.
지지체 (26) 에 대하여 러빙 롤러 (72) 의 반대측에 백업 롤러 (86, 88) 가, 러빙 롤러 (72) 와 간섭하지 않는 위치에 자유롭게 회동 (回動) 할 수 있도록 장착되어 있다. 백업 롤러 (86) 는 러빙 롤러 (72) 에 대하여 상류에 배치되고, 백업 롤러 (88) 는 러빙 롤러 (72) 에 대하여 하류에 배치된다. 여기서, 「상류」, 「하류」란, 지지체 (26) 의 반송 방향에 대하여 사용된다. 어느 기준에 대하여 반송 방향과 동일한 측에 위치하는 경우를 「하류」, 반송 방향과 반대측에 위치하는 경우를 「상류」라고 정의한다. 백업 롤러 (86, 88) 에는, 러빙시의 텐션의 관리를 실시하기 위해, 지지체 (26) 의 장력을 검출하는 장력 검출기가 장착되어 있다. 백업 롤러 (86, 88) 는 이동 가능하게 구성되어 있다. 지지체 (26) 의 러빙 롤러 (72) 에 대한 랩각 θ 가, 백업 롤러 (86, 88) 를 이동함으로써 조정된다.
본 실시형태에 있어서, 러빙각 α 란, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 지지체 (26) 의 반송 방향 (Machine Direction) 에 직교하는 폭방향 (Transverse Direction) 에 대하여 비스듬하게 배치된 러빙 롤러 (72) 와, 폭방향이 이루는 각도를 의미한다.
본 실시형태에 있어서, 랩각 θ 란, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 러빙 롤러 (72) 의 중심과 지지체 (26) 가 진입할 때의 최초의 접점 1 을 연결하는 직선과, 러빙 롤러 (72) 의 중심과 지지체 (26) 가 박리될 때의 최후의 접점 2 를 연결하는 직선에 의해 형성되는 각도를 의미한다. 백업 롤러 (86, 88) 는, 화살표로 나타내는 바와 같이 러빙 롤러 (72) 에 대한 지지체 (26) 의 랩각 θ 를 변화시키는 방향으로 이동한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 노즐 (50) 이 지지체 (26) 를 사이에 두고 러빙 롤러 (72) 와 대향하는 위치에 배치되어 있다. 노즐 (50) 은 지지체 (26) 의 제 2 면에 가스 (공기, 질소 가스 등) 를 분사한다. 노즐 (50) 로부터의 가스에 의해 지지체 (26) 가 러빙 롤러 (72) 에 가압된다. 지지체 (26) 를 러빙 롤러 (72) 에 가압한 상태에서, 배향층 형성층과 회전 구동되는 러빙 롤러 (72) 를 접촉시켜 문지름으로써 배향층 형성층에 러빙 처리가 실시되어, 배향층이 형성된다.
러빙 롤러 (72) 의 하류에는 제진기 (25B) 가 형성되어 있다. 지지체 (26) 의 배향층에 부착된 티끌이 제진기 (25B) 에 의해 제거된다. 또한 제진기 (25B) 의 하류에는 바 도포 장치 (21B) 가 형성되어 있다. 가교성 액정성 화합물을 함유하는 도포액이 바 도포 장치 (21B) 에 의해 지지체 (26) 의 배향층 상에 도포되어, 지지체 (26) 의 제 1 면측에 가교성 액정성 화합물을 함유하는 도막이 형성된다. 또한, 바 도포 장치 (21B) 대신에 다른 도포 수단을 채용해도 된다. 다른 도포 수단으로서, 그라비아 코터, 롤 코터 (트랜스퍼 롤 코터, 리버스 롤 코터 등), 다이 코터, 익스트루젼 코터, 파운틴 코터, 커튼 코터, 딥 코터, 스프레이 코터 또는 슬라이드 호퍼 등을 적용할 수 있다.
바 도포 장치 (21B) 의 하류에는, 건조 존 (76B), 가열 존 (78B) 이 순차 형성되어 있다. 지지체 (26) 의 배향층 상에 형성된 도막이 건조된다. 또한, 이 하류에는 자외선 램프 (80) 가 형성되어 있다. 자외선 조사에 의해, 도막에 함유되어 있는 가교성 액정성 화합물을 가교시킴으로써, 액정층이 형성되어 광학 필름이 제조된다.
본 실시형태에 있어서, 액정층은 가교성 액정성 화합물을 함유하는 층으로서, 광학적 이방성을 부여하는 기능을 갖는다. 가교성 액정성 화합물로서 광 경화형 액정성 화합물이 사용된다. 광 경화형 액정성 화합물은, 예를 들어, 중합성기를 갖는 광 경화형 봉상 액정성 화합물, 또는 광 경화형 원반상 액정성 화합물이다. 광 경화형 봉상 액정성 화합물로는, 아조메틴류, 아족시류, 시아노비페닐류, 시아노페닐에스테르류, 벤조산에스테르류, 시클로헥산카르복실산페닐에스테르류, 시아노페닐시클로헥산류, 시아노 치환 페닐피리미딘류, 알콕시 치환 페닐피리미딘류, 페닐디옥산류, 톨란류, 및 알케닐시클로헥실벤조니트릴류가 바람직하게 사용된다. 이상과 같은 저분자 액정성 분자뿐만 아니라, 고분자 액정성 분자도 사용할 수 있다. 고분자 액정성 분자로는, 특히 고분자 사슬에 팬던트상으로 봉상 액정이 결합된 것이 바람직하다.
배향층과 액정층이 형성된 지지체 (26) (광학 필름) 가 검사 장치 (90) 에서 검사된다. 이어서, 보호 필름 (94) 이 라미네이트기 (92) 로부터 송출되어, 지지체 (26) 의 액정층에 첩부된다. 이 하류에 형성된 권취기 (82) 에 의해, 배향층과 액정층이 형성된 지지체 (26) (광학 필름) 가 권취된다.
상기 서술한 구성을 갖는 러빙 처리에 있어서, 발명자는, 러빙 롤러 (72) 를 지지체 (26) 의 반송 방향에 대하여 비스듬하게 배치한 경우, 즉 러빙각 α 를 형성한 경우에 발생하는 배향층의 배향 불량에 대하여 예의 검토하였다. 러빙각 α 로 러빙 롤러 (72) 를 배치한 경우, 지지체 (26) 의 러빙 롤러 (72) 에 대한 랩각 θ 가 지지체 (26) 의 단으로부터 지지체의 중앙을 향해 작아지고, 랩각 θ 의 차이가 러빙 처리량의 차이와 대응하고 있는 것을 발견하였다.
지지체 (26) 의 중앙부의 러빙 처리량에 비해 양단부의 러빙 처리량이 많아져 있어, 지지체 (26) 전체로서의 균일성이 손상되어 있었다. 그래서, 지지체 (26) 의 제 2 면으로부터 지지체 (26) 를 향해 가스를 분사함으로써 가압력을 부여하고, 또한 지지체 중앙부에 대한 가압력을 지지체 단부에 대한 가압력보다 높게 함으로써, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 지지체 (26) 의 중앙부와 양단부 사이에서의 러빙 처리량의 차이를 해소할 수 있다.
이하, 러빙각 α 가 설정된 러빙 롤러 (72) 의 배향층에 대한 러빙 작업량(러빙 처리량) 에 대해 이하에 설명한다.
일반적으로, 작업량은 도 4(A) 에 나타내는 바와 같이 물체에 힘 F (N) 가 가해지고, 그 물체가 가해진 힘의 방향으로 S (m) 만큼 이동했을 때, 작업량의 크기 L (Nm) 은,
L = F × S … (1)
에 의해 구해진다. 또, 도 4(B) 에 나타내는 바와 같이, 중량 W 의 물체를 수평한 바닥면 상에서 S 만큼 이동했을 때, 동마찰 계수를 μ 로 하면 작업량의 크기 L 은,
L = μ × W × S … (2)
에 의해 구해진다. 러빙 작업량을 구하려면, 러빙 처리에 있어서의 μ, W 및 S 를 구해야 한다.
도 5 는, 백업 롤러 (86, 88), 노즐 (50) 과 러빙 롤러 (72) 의 위치 관계를 나타내는 주요부 확대도이다. 지지체 (26) 는 반송 장력 T (N), 반송 속도 V (m/min) 로 화살표 방향으로 반송된다. 백업 롤러 (86, 88) 의 이동에 의해, 반송되는 지지체 (26) 는 소정의 랩각 θ 로 러빙 롤러 (72) 에 감기고, 제 1 가압력 F1 이 지지체 (26) 에 부여된다.
노즐 (50) 은, 가스를 지지체 (26) 에 분사하기 위한 개구 (50A) 를 가지고 있다. 노즐 (50) 은, 러빙 롤러 (72) 의 축과 평행하도록 배치되어 있다. 랩각 θ 로 러빙 롤러 (72) 에 랩되어 있는 지지체 (26) 의 제 2 면에, 개구 (50A) 로부터 압력 P (㎩), 폭 S2 (m) 로 가스가 분사된다. 가스의 분사에 의해 제 2 가압력 F2 가 지지체 (26) 에 부여된다. 상기 서술한 구성에 있어서는, 제 1 가압력 F1 과 제 2 가압력 F2 의 합계 가압력 F 에 의해, 지지체 (26) 가 러빙 롤러 (72) 에 가압된 상태가 된다.
이 조건하에 있어서, 식 (2) 에 적용시키면, 중량 W 는 지지체 (26) 에 가해지는 제 1 가압력 F1 과 제 2 가압력 F2 의 합계가 된다. 따라서, 작업량의 크기 L 은,
L = μ × (F1 ＋ F2) × S … (3)
이 된다.
다음으로, 러빙 롤러 (72) 가 1 회전하는 경우의 이동 거리 Sr 은, 러빙 롤러 (72) 가 1 회전하는 동안에 지지체 (26) 가 반송되는 거리 S0 로 하고, 러빙 롤러 (72) 의 1 회전의 거리 S1 로 하면,
Sr = S0 ＋ S1 … (4)
가 된다. 지지체 (26) 반송 방향과 러빙 롤러 (72) 의 회전이 역방향이 되기 때문이다. 이 Sr 을 (3) 식의 S 에 대입하면, 러빙 롤러 (72) 가 1 회전할 때의 작업량 L1 은,
L1 = μ × (F1 ＋ F2) × (S0 ＋ S1) … (5)
가 된다. 지지체 (26) 의 반송 속도 V (m/min), 러빙 롤러 (72) 의 반경 r (m), 회전수 N (rpm) 으로 하면, 1 분 동안당의 이동 거리 Sm 은,
Sm = V ＋ 2πrN … (6)
이 된다. 이 Sm 을 (3) 식의 S 에 대입하면, 1 분 동안당 작업량 L1 은,
L1 = μ × (F1 ＋ F2) × (V ＋ 2πrN) … (7)
이 된다.
다음으로, F1 은 랩각 θ (°), 반송 장력 T (N), 러빙 롤러 (72) 의 반경 r (m), 지지체 (26) 의 폭 w (m) 로 하면,
F1 = (T/(w × r)) × (2πrθ／360) × w = (T × θ × π)/180 … (8)
이 된다.
또, F2 는 압력 P (㎩), 프레스의 폭 S2 (m), 지지체 (26) 의 폭 w (m) 로 하면,
F2 = P × S2 × w … (9)
가 된다. 따라서, 1 분 동안당의 작업량 L1 은,
L1 = μ × (F1 ＋ F2) × (V ＋ 2πrN) = μ × ((T × θ × π／180) ＋ P × S2 × w) × (V ＋ 2πrN) … (10)
이 된다. 또, 단위 면적당의 작업량 L2 는,
L2 = L1/(V × w) … (11)
이 된다.
상기 서술한 러빙 작업량에 대하여, 제 1 가압력 F1 은, 식 (8) 에 나타내는 바와 같이 (T × θ × π)/180 으로 표시된다. 러빙 롤러 (72) 에 대한 지지체 (26) 의 랩각 θ 가 일정하면, F1 은, 지지체 (26) 의 폭방향에 걸쳐 일정해진다. 그러나, 러빙각 α 로 러빙 롤러 (72) 가 배치된 경우, 랩각 θ 는 러빙 롤러 (72) 의 위치에 따라 그 크기가 변화한다.
이하, 도 6 및 도 7 을 참고하여 설명한다. Y (m) 는 2 개의 백업 롤러 (86, 88) 사이의 거리이고, X1 (m) 은, 지지체 (26) 의 중심선 CL 로부터 어느 백업 롤러 (86, 88) 상의 임의의 위치까지의 거리이다 (도 6). 임의의 위치에 있어서의 백업 롤러 (88) 와 러빙 롤러 (72) 의 거리 (Y1) 는, 러빙각 α 로 하면,
Y1 = (Y/2) ＋ X1 × tanα … (12)
가 된다. 또, 임의의 위치에 있어서의 백업 롤러 (86) 와 러빙 롤러 (72) 의 거리 Y2 는,
Y2 = Y - Y1 … (13)
이 된다.
백업 롤러 (88) 와 러빙 롤러 (72) 에 의해 형성되는 지지체 (26) 의 랩각을 θ1 로 하고, 백업 롤러 (86) 와 러빙 롤러 (72) 에 의해 형성되는 지지체의 랩각을 θ2 로 하면, 전체의 랩각 θ 는,
θ = θ1 ＋ θ2 … (14)
가 된다 (도 7). 백업 롤러 (86, 88) 의 최하점과 러빙 롤러 (72) 의 최상점의 높이 방향의 길이를 거리 Z 로 하면,
tanθ1 = Z/Y1 … (15),
tanθ2 = Z/Y2 = Z/(Y - Y1) … (16)
이 된다.
θ1 과 θ2 는,
θ1 = tan-1(Z/Y1) … (17),
θ2 = tan-1(Z/(Y - Y1)) … (18)
이 된다. 즉, θ1 과 θ2 는 Y1 과 Y2 의 길이에 따라 변화하는 것을 이해할 수 있다. Y1 과 Y2 의 길이가 동일한, 즉 지지체 (26) 의 중심에서는, θ1 과 θ2 는 동일한 크기가 된다. Y1 이 길어지면 θ1 은 작아진다. Y1 이 길어지면 Y2 가 짧아지므로 θ2 는 커진다. Y1 과 Y2 의 길이가 동일할 때의 랩각 θ 가 가장 작아진다. Y1 이 가장 길고, Y2 가 가장 짧을 때, 랩각 θ 가 가장 커진다.
본 실시형태에 있어서, 지지체 (26) 의 중심에서의 랩각 θ 는 3 ∼ 15°의 범위인 것이 바람직하다. 러빙 롤러 (72) 가 러빙각 α 로 배치되어 있는 경우에 있어서, 랩각 θ 를 3 ∼ 15°의 범위로 함으로써, 지지체 (26) 에 주름이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 랩각 θ 는 5°이상이 보다 바람직하다. 랩각 θ 는 10°이하인 것이 보다 바람직하다.
도 8 은, 제 1 가압력 F1 과 지지체의 폭방향 위치의 관계를 나타내고 있다. 세로축은 가압력을 나타내고, 가로축은 지지체의 폭방향 위치를 나타내고 있다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 제 1 가압력 F1 은 지지체 (26) 의 중심에서 가장 작고, 지지체 (26) 의 단에서 가장 커진다. 러빙 처리량은 제 1 가압력 F1 과 비례 관계에 있어, 지지체 (26) 에 대한 러빙 처리량은 중심에서 가장 작고, 지지체 (26) 의 단부에서 가장 커진다. 러빙각 α 에 의한 랩각 θ 의 변화가, 러빙 처리량에 대응하고 있는 것이 된다.
본 실시형태에서는, 지지체 (26) 의 제 2 면에 노즐 (50) 로부터 가스를 분사하여 제 2 가압력 F2 를 부여함으로써, 제 1 가압력 F1 에서 기인하는 러빙 처리량의 불균일을 해소한다. 도 9 는 본 실시형태를 개념적으로 나타낸 그래프이다. 제 2 가압력 F2 를 조정함으로써, 제 1 가압력 F1 과 제 2 가압력 F2 의 합계 가압력 F 를 균일하게 하는 것이 바람직하다. 여기서 균일하다란, 합계 가압력 F 의 최대값 Fmax 와 최소값 Fmin 의 차이가 최대값 Fmax 에 대하여 10 ％ 이내의 범위인 것을 의미하며, 100 × (Fmax - Fmin)/Fmax (％) 로 구할 수 있다.
상기 서술한 작용에 따라, 본 실시형태에서는, 제 2 가압력 F2 가 지지체 (26) 의 각 단부보다 지지체 (26) 의 중앙부에서 높아지도록, 제 2 가압력 F2 의 분사력이 조정된다. 여기서, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 지지체 (26) 의 단부란, 지지체 (26) 의 단으로부터 지지체 (26) 의 전체 폭에 대하여 10 ％ 까지의 영역을 가리킨다. 지지체 (26) 의 중앙부란, 지지체 (26) 의 양방의 단부를 제외한 80 ％ 의 영역을 의미한다. 도 9 에 의하면, 지지체 (26) 의 위치에 대응하여, 제 2 가압력 F2 를 조정하는 것이 가장 바람직하다. 한편으로, 제 2 가압력 F2 를 지지체 (26) 의 위치에 대응하여 조정하기에는 설비 등을 고려하면 제약이 있다. 그래서, 지지체 (26) 를 각 단부와 중앙부로 나누어, 중앙부의 제 2 가압력 F2 를 각 단부의 제 2 가압력 F2 보다 크게 하였다. 이로써, 지지체 (26) 의 각 단부와 중앙부에서 합계 가압력 F 가 균일해지도록 하였다.
도 11 은, 본 실시형태의 제 2 가압력 F2 의 프로파일을 나타내고 있다. 세로축은 가압력이고, 가로축은 지지체의 폭방향 위치를 나타내고 있다. 도 11(A) 에 있어서는, 각 단부와 중앙부에 제 2 가압력 F2 를 부여하고, 또한 중앙부의 제 2 가압력 F2 를 각 단부의 제 2 가압력 F2 보다 크게 하고 있다.
또, 도 11(B) 에 있어서는, 중앙부에만 제 2 가압력 F2 를 부여하고, 단부에는 제 2 가압력 F2 를 부여하고 있지 않다. 도 11(C) 는, 중앙부에만 제 2 가압력 F2 를 부여하는 본 발명의 다른 양태이다. 즉, 중앙부에만 제 2 가압력 F2 를 부여하는 경우, 중앙부의 전역에 제 2 가압력 F2 를 부여할 필요는 없다. 제 2 가압력 F2 의 프로파일로서 도 11(A) (B) 및 (C) 의 세 개의 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 제 2 가압력 F2 의 압력 프로파일은, 본 발명을 따르는 한 적절히 조정할 수 있다. 중앙부의 제 2 가압력 F2 와 단부의 제 2 가압력 F2 는, 0.1 배 이상의 차이가 있는 것이 바람직하다. 중앙부의 제 2 가압력 F2 는 2 ∼ 15 ㎪ 의 범위인 것이, 또, 단부의 제 2 가압력 F2 는 1 ∼ 10 ㎪ 의 범위인 것이 바람직하다.
중앙부의 제 2 가압력 F2 와 각 단부의 제 2 가압력 F2 는, 노즐 (50) 의 개구 (50A) 의 에어압 측정 수치에 기초하여, 단위 면적당의 압력으로서 계산된다. 산출된 압력을 비교함으로써, 중앙부의 제 2 가압력 F2 와 각 단부의 제 2 가압력 F2 의 크기를 비교할 수 있다.
실시예
이하에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 제조 조건 등은 본 발명의 취지로부터 일탈하지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하의 구체예로 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
도 1 에 나타내는 광학 필름의 제조 라인 (20) 을 사용하여 각종 조건에서 광학 필름을 제조하였다. 트리아세틸셀룰로오스 (두께 : 80 ㎛, 폭 : 1490 ㎜) 의 연속하는 (장척상) 지지체를 30 m/분의 속도로 반송하였다. 지지체의 제 1 면에 2.0 ㎛ 두께의 배향층 형성층을 형성하고, 배향층 형성층에 러빙 처리를 실시하였다.
러빙 처리의 조건은, 러빙 롤러에 대한 지지체의 랩각 θ 를 10°로 하고, 러빙 롤러의 외경을 300 ㎜ (반경 : 150 ㎜) 로 하고, 러빙 롤러의 회전수를 400 rpm 으로 하고, 지지체의 장력을 290 N/m 으로 하고, 러빙각 α 를 45°로 하였다.
러빙 처리시의 노즐의 선단부와 지지체의 제 2 면의 간격 (클리어런스) 을 10 ㎜ 로 설정하였다. 노즐의 개구의 개구폭을 1 ㎜ 로 하였다. 노즐 내부의 가스의 압력을 중앙부에서는 10 ㎪ 로 하고, 단부는 5 ㎪ 로 하였다. 노즐은 1500 ㎜ 의 길이를 가지고 있다.
러빙 처리된 배향층에 가교성 액정성 화합물을 함유하는 도포액을 도포하여 도막을 형성하였다. 이어서, 건조 존 및 가열 존을 통과시켰다. 배향층 및 가교성 액정성 화합물을 함유하는 도막이 형성된 지지체를 반송하면서, 도막의 표면에 자외선을 조사하였다. 도막을 가교시켜 액정층을 형성하고, 권취기 (82) 로 권취하였다.
얻어진 광학 필름의 평가를 소광도의 편차로 평가를 실시하였다. 소광도의 편차가 러빙 작업량과 관련되어 있기 때문이다. 소광도에 의한 평가에는, 오오츠카 전자 주식회사 제조의 소광도 측정 장치를 사용하였다. 이 장치에 있어서, 권취기 (82) 로 권취한 광학 필름으로부터 측정을 위해 잘라낸 필름편을, 크로스 니콜로 배치한 2 매의 편광판 사이에 투과율이 최소가 되도록 배치한 경우의 투과율 (소광도) 을 측정하였다. 측정 파장을 550 ㎚ 로 하고, 파라니콜 배치의 편광판의 투과율을 100 ％ 로 하였다. 소광도의 편차에 대해, 100 × (소광도 Max - 소광도 Min)/소광도 Ave (％) 로 계산한 결과, 소광도의 편차가 30 ％ 이하를 G (양호) 로 하고, 30 ％ 보다 큰 경우를 NG (불량) 로 하였다.
[실시예 2 ∼ 6, 및 비교예 1, 2]
러빙 처리의 조건을 제외하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 실시예 2 ∼ 6, 및 비교예 1, 2 의 광학 필름을 제조하였다.
표 1 은, 실시예 1 ∼ 6, 및 비교예 1, 2 의 러빙 처리 조건, 및 그 평가 결과를 나타내고 있다. 표 1 로부터, 실시예에 있어서는 지지체의 폭방향의 전역에 걸쳐 양호한 배향이 얻어지고 있는 것을 알 수 있다. 한편, 비교예에 있어서는, 지지체의 폭방향 위치에 따라서는 배향이 악화되어 있고, 또, 지지체의 위치에 따라서는 배향이 악화됨으로써, 배향의 전체 레벨도 낮아져 있다. 이상의 평가 결과로부터 본 발명의 효과가 확인되었다.
Figure pat00001
20 : 제조 라인
21A, 21B : 바 도포 장치
25A, 25B : 제진기
26 : 웨브
50 : 노즐
50A : 개구
66 : 송출기
68 : 가이드 롤러
72 : 러빙 롤러
76A, 76B : 건조 존
78A, 78B : 가열 존
80 : 자외선 램프
82 : 권취기
86, 88 : 백업 롤러
90 : 검사 장치
92 : 라미네이트기
94 : 보호 필름

Claims (4)

  1. 배향층 형성층을 제 1 면에 갖는 연속하는 지지체를 반송하는 공정과,
    배향층을 형성하기 위해, 반송 방향에 직교하는 폭방향에 대하여 러빙각 α 로 배치된 러빙 롤러에 상기 지지체를 랩각 θ 로 감아 제 1 가압력 F1 을 부여하고, 또한 상기 지지체의 제 2 면에 가스를 분사하여 제 2 가압력 F2 를 부여함으로써 상기 지지체를 상기 러빙 롤러에 가압시킨 상태에서, 상기 배향층 형성층과 회전 구동되는 상기 러빙 롤러를 접촉시키는 러빙 처리하는 공정으로서, 상기 제 2 가압력 F2 가 상기 지지체의 각 단부보다 상기 지지체의 중앙부에서 높은 러빙 처리하는 공정과,
    러빙 처리된 상기 배향층 상에, 가교성 액정성 화합물을 함유하는 도포액을 도포하는 공정을 적어도 구비하는, 광학 필름의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 러빙각 α 가 5 ∼ 60°의 범위인, 광학 필름의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 지지체의 중심에서의 상기 랩각 θ 가 3 ∼ 15°의 범위인, 광학 필름의 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙부에만 상기 제 2 가압력 F2 가 부여되는, 광학 필름의 제조 방법.
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