KR20200130311A

KR20200130311A - 필름 롤 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20200130311A
Application number: KR1020207026606A
Authority: KR
Inventors: 료지 가츠노; 오사무 가제토; 다이가 유이; 가즈히코 마츠다; 유 와타나베
Original assignee: 주식회사 쿠라레
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2020-11-18
Also published as: JPWO2019176827A1; TW201940563A; JP7279016B2; CN111819479A; WO2019176827A1; TWI794442B; CN111819479B

Abstract

PVA 필름이 권취되어 이루어지는 필름 롤로서, PVA 필름의 길이가 3,000 ∼ 20,000 m 이고, PVA 필름은, 그 필름의 길이 방향을 따른 2 개의 단부의 적어도 일방이 절단날에 의해 절단됨으로써 형성된 절단 단부를 갖고, 절단 단부에 있어서의 절단면의 전개 면적비 Sdr 가 하기 식 (1) 을 만족함과 함께, PVA 필름의 권취 시작 부분에 있어서의 절단면의 전개 면적비 Sdr(s) 와 PVA 필름의 권취 종료 부분에 있어서의 절단면의 전개 면적비 Sdr(e) 가 하기 식 (2) 를 만족하는 것을 특징으로 한다. 이로써, 3,000 m 이상의 장척의 PVA 필름이 권취되어 이루어지는 필름 롤을 제조한 경우에, 연신 가공시에 발생하는 필름의 파단을 방지할 수 있는 필름 롤이 제공된다.
Sdr ≤ 0.085 (1)
0.10 ≤ Sdr(s)/Sdr(e) ≤ 1.00 (2)

Description

필름 롤 및 그 제조 방법

본 발명은 폴리비닐알코올 필름이 권취되어 이루어지는 필름 롤에 관한 것이다. 또 본 발명은 상기 필름 롤의 제조 방법에 관한 것이다.

광의 투과 및 차폐 기능을 갖는 편광판은, 광의 스위칭 기능을 갖는 액정과 함께, 액정 디스플레이 (LCD) 의 기본적인 구성 요소이다. 이 LCD 의 적용 분야도 개발 초기 무렵의 전자식 탁상 계산기 및 손목 시계 등의 소형 기기에서부터, 최근에는 랩톱 퍼스널 컴퓨터, 액정 컬러 프로젝터, 차재용 내비게이션 시스템, 액정 텔레비전, 스마트폰 및 옥내외의 계측 기기 등의 광범위한 분야로 확대되고 있으며, 이러한 점에서, 보다 고품질이고 게다가 저가격의 편광판이 요구되고 있다.

편광판은, 일반적으로, 폴리비닐알코올 필름 (이하, 폴리비닐알코올을 「PVA」, 폴리비닐알코올 필름을 「PVA 필름」이라고 약기하는 경우가 있다) 을 염색 후에 1 축 연신하거나, 염색하면서 1 축 연신하거나 또는 1 축 연신한 후에 염색하여 염색된 1 축 연신 필름을 만들고, 그것을 붕소 화합물로 고정 처리하는 방법이나, 상기의 1 축 연신ㆍ염색 처리시에 염색과 동시에 붕소 화합물로 고정 처리를 실시하는 방법 등에 의해 편광 필름을 제조한 후, 그 편광 필름의 표면에 삼아세트산셀룰로오스 (TAC) 필름, 아세트산ㆍ부티르산셀룰로오스 (CAB) 필름 등의 보호막을 첩합 (貼合) 함으로써 제조된다.

편광판의 제조에 있어서는, 생산 비용의 저감 등을 위해, 장척 (長尺) 인 PVA 필름을 롤상으로 감은 원단 필름을 사용하여, 1 축 연신, 염색, 고정, 보호막의 첩합 등의 공정을 연속적으로 실시하는 방법이 널리 채용되고 있다. PVA 필름에서는, 제막 후의 PVA 필름의 폭 방향의 양 단부 (端部) 는, 중앙부와 두께가 상이하거나, 건조의 정도가 상이하여, 폭 방향의 양 단부를 남긴 채로 1 축 연신하면 안정된 연신이 곤란한 점에서, 필름의 폭 방향의 양 단부를 절단 제거하고 나서 롤상으로 권취하여 편광판 메이커 등의 수요처에 공급하는 것이 일반적으로 행해지고 있다.

특허문헌 1 에는, 날붙이를 사용하여, 연신 가공 전에 미리 비닐알코올계 중합체 필름의 폭 방향의 양 단부를 제거하도록 절단하는 방법으로서, 그 절단에 제공되는 비닐알코올계 중합체 필름의 온도가 10 ℃ 내지 70 ℃ 이고, 휘발분이 0.1 ％ 내지 10 ％ 인 연신 가공용 비닐알코올계 중합체 필름의 절단 방법이 기재되어 있다. 이 방법에 의하면, 연신 가공시에 필름의 폭 방향의 양 단부로부터의 파단이 적고, 균일한 연신이 용이하고, 한랭사나 편광 필름의 제조 원료로서 유용한 PVA 필름을 얻을 수 있다고 되어 있다.

특허문헌 2 에는, 필름의 길이 방향을 따른 2 개의 단부의 적어도 일방이 절단날에 의해 형성한 절단 단부인 장척의 폴리비닐알코올계 중합체 필름으로서, 상기 절단 단부의 절단 단면 (端面) 의 표면 조도의 정도가, 필름의 전체 길이에 걸쳐, 최대 높이 (Ry) 가 50 ㎛ 이하인 폴리비닐알코올계 중합체 필름이 기재되어 있다. 이 폴리비닐알코올계 중합체 필름은, 필름의 길이가 3000 m 이상이라고 하는 매우 긴 경우라 하더라도, 필름의 전체 길이에 걸쳐 조면화의 정도가 매우 낮아, 매끄러운 절단 단면을 가지고 있다. 그 때문에, 본 발명의 폴리비닐알코올계 중합체 필름을 편광 필름 등의 제조 목적으로 길이 방향으로 고연신 배율로 연신했을 때에, 길이 방향을 따른 절단 단부에서의 균열의 발생이나, 균열을 기점으로 하는 필름의 파단 등을 발생시키지 않고, 연신 공정을 연속적으로 양호한 생산성으로 실시할 수 있다고 되어 있다.

그러나, 특허문헌 1 및 2 에 기재된 방법에서는, 3,000 m 이상의 장척의 PVA 필름이 권취되어 이루어지는 필름 롤을 제조한 경우에, 연신 가공시에 필름의 파단이 다수 발생하는 경우가 있어 개선이 요구되고 있었다.

일본 공개특허공보 2002-144418호 일본 공개특허공보 2005-306981호

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 3,000 m 이상의 장척의 PVA 필름이 권취되어 이루어지는 필름 롤을 제조한 경우에, 연신 가공시에 발생하는 필름의 파단을 방지할 수 있는 필름 롤을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 과제는, 폴리비닐알코올 필름이 권취되어 이루어지는 필름 롤로서 ; 상기 폴리비닐알코올 필름의 길이가 3,000 ∼ 20,000 m 이고, 상기 폴리비닐알코올 필름은, 그 필름의 길이 방향을 따른 2 개의 단부의 적어도 일방이 절단날에 의해 절단됨으로써 형성된 절단 단부를 갖고, 상기 절단 단부에 있어서의 절단면의 전개 면적비 Sdr 가 하기 식 (1) 을 만족함과 함께, 상기 폴리비닐알코올 필름의 권취 시작 부분에 있어서의 상기 절단면의 전개 면적비 Sdr(s) 와 상기 폴리비닐알코올 필름의 권취 종료 부분에 있어서의 상기 절단면의 전개 면적비 Sdr(e) 가 하기 식 (2) 를 만족하는 것을 특징으로 하는 필름 롤을 제공함으로써 해결된다.

Sdr ≤ 0.085 (1)

0.10 ≤ Sdr(s)/Sdr(e) ≤ 1.00 (2)

이 때, 상기 폴리비닐알코올 필름을 구성하는 폴리비닐알코올의 비누화도가 95 ∼ 99.9 몰％ 이고, 점도 평균 중합도가 1,000 ∼ 8,000 인 것이 바람직하다. 또, 상기 폴리비닐알코올 필름의 두께가 15 ∼ 100 ㎛ 인 것이 바람직하다.

상기 필름 롤로부터 권출된 상기 폴리비닐알코올 필름을 연신 배율 5 ∼ 7 배로 연신했을 때의 상기 폴리비닐알코올 필름의 파단 횟수가, 당해 폴리비닐알코올 필름 2000 m 당 1 회 이하인 것이 바람직하다.

상기 과제는, 상기 필름 롤의 제조 방법으로서 ; 상기 폴리비닐알코올 필름을 권취하면서, 그 폴리비닐알코올 필름의 길이 방향을 따른 2 개의 단부의 적어도 일방을, 하기의 구성을 만족하는 절단날을 사용하여 절단하는 필름 롤의 제조 방법을 제공하는 것에 의해서도 해결된다.

(a) 비커스 경도 690 이상 1850 이하의 금속으로 이루어지는 둥근날이다

(b) 날끝의 각도가 21 ∼ 26°이다

(c) 날 부분에 있어서의 비테이퍼상 기부의 두께가 0.05 ∼ 1 ㎜ 이다

(d) 둥근날의 직경이 40 ∼ 60 ㎜ 이다

본 발명의 필름 롤은, 길이가 3,000 m 이상인 장척의 PVA 필름이 권취되어 이루어지는 것이지만, 이와 같이 긴 PVA 필름이라 하더라도 필름 롤의 권취 시작 부분과 권취 종료 부분의 양방에 있어서, 절단 단부에 있어서의 절단면의 전개 면적비 Sdr 가 일정 이하임과 함께, 권취 시작 부분에 있어서의 절단면의 전개 면적비 Sdr(s) 와 권취 종료 부분에 있어서의 절단면의 전개 면적비 Sdr(e) 의 비가 일정 범위에 있다. 따라서, 연신 가공시에 있어서 필름의 파단의 발생을 방지할 수 있는 필름 롤이 얻어진다.

도 1 은, PVA 필름 롤의 제조 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2 는, 둥근날을 옆에서 본 모식도이다.
도 3 은, 둥근날에 있어서의 연마 부분의 모식도이다.

(PVA 필름 롤)

본 발명은 PVA 필름이 권취되어 이루어지는 필름 롤에 관한 것이다. 본 발명에 있어서의 PVA 필름은, 그 필름의 길이 방향을 따른 2 개의 단부의 적어도 일방이 절단날에 의해 절단됨으로써 형성된 절단 단부를 갖는다.

본 발명에 있어서는, 절단 단부에 있어서의 절단면의 전개 면적비 Sdr 가 하기 식 (1) 을 만족함과 함께, PVA 필름의 권취 시작 부분에 있어서의 절단면의 전개 면적비 Sdr(s) 와 권취 종료 부분에 있어서의 절단면의 전개 면적비 Sdr(e) 가 하기 식 (2) 를 만족하는 것이 중요하다.

Sdr ≤ 0.085 (1)

0.10 ≤ Sdr(s)/Sdr(e) ≤ 1.00 (2)

절단면의 전개 면적비가 상기 식 (1) 및 (2) 를 만족하는 필름 롤을 제조한 경우, 길이가 3,000 m 이상이어도 연신 가공시에 필름이 파단되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 필름 롤의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 제조 방법은, PVA 필름을 권취하면서, 그 PVA 필름의 길이 방향을 따른 2 개의 단부의 적어도 일방을, 절단날을 사용하여 절단하는 제조 방법이다. 여기에서 도 1 을 사용하여, PVA 필름 롤의 제조 방법의 일례를 설명한다.

도 1 은, PVA 필름 롤의 제조 방법의 일례를 나타낸 도면이다. 설명을 간단하게 하기 위해, 도 1 에서는, PVA 필름의 길이 방향을 따른 2 개의 단부 중 일방이, 절단날에 의해 절단되는 양태를 나타냈다.

먼저, 권취 롤 (도시 생략) 에 PVA 필름을 세팅함과 함께, 절단날 (도시 생략) 을 세팅한다. 그리고, 권취 롤을 회전시켜 PVA 필름의 권취를 개시함과 함께, 절단날에 의해 PVA 필름의 길이 방향 단부의 절단을 개시한다 (도 1 에 있어서의 「권취 시작 부분」). 그리고, PVA 필름의 길이 방향 단부가 절단되어 단부 필름으로서 제거되면서, PVA 필름이 권취된다.

이 때, 「권취 시작 부분」으로부터 소정의 범위에 있어서, 검사용 필름이 채취된다. 구체적으로는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 단부 필름이 제거된 후, 소정 범위에 있어서 검사용 필름이 채취된다. 이하 이 필름을 「검사용 필름 (권취 시작)」이라고 칭한다. 그리고, 검사용 필름이 채취된 후에는, 단부 필름이 제거된 PVA 필름이 제품 필름 부분으로서 권취된다. 제품 필름 부분을 권취한 후, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 소정 범위에 있어서 검사용 필름이 다시 채취된다. 이하 이 샘플을 「검사용 필름 (권취 종료)」이라고 칭한다.

그 후, PVA 필름의 권취를 종료함과 함께 PVA 필름의 절단을 종료한다 (도 1 에 있어서의 「권취 종료 부분」). 이와 같이 하여 PVA 필름 롤이 제조된다.

그리고 이 때 채취된 검사용 필름은, PVA 필름 롤의 품질을 관리하기 위한 각종 측정에 제공된다. 본 실시형태에서는, 채취된 검사용 필름을 사용하여, 절단날에 의한 절단면의 전개 면적비 (Sdr ; 이하, 간단히 Sdr 이라고 약기하는 경우가 있다) 를 측정함으로써, 상기 식 (1) 및 (2) 의 값을 얻는다.

상기의 제조예에서는, PVA 필름의 권취를 종료함과 함께 절단을 종료하는 예를 나타냈지만, 이 제조예에 한정되지 않고, PVA 필름의 권취를 종료하지 않고, 도 1 의 「권취 종료 부분」에서 새 절단날로 교환하여, 연속적으로 PVA 필름 롤을 제조할 수도 있다.

또, 상기의 제조예에서는, PVA 필름을 권취하면서 검사용 필름을 채취하는 예를 나타냈지만, 이 채취 방법에 한정되지 않고, PVA 필름 롤을 제조한 후, 이 롤로부터 필름을 풀어내어, 검사용 필름을 채취하는 것도 가능하다.

본 발명에 있어서, 절단날에 의해 절단됨으로써 형성된 절단 단부에 있어서의 절단면의 전개 면적비 Sdr 가 하기 식 (1) 을 만족하는 것이 중요하다. 여기에서, 전개 면적비 Sdr 란, 기준이 되는 정의 영역의 표면적에 대해, 상기 정의 영역의 표면적 (전개 면적) 이 얼마만큼 증대되었는지를 나타내는 것이다.

Sdr ≤ 0.085 (1)

Sdr 은, ISO 25178 에 준한 방법에 의해 측정한 값이다.

Sdr 이 0.085 를 초과하면, 연신 가공시에 파단 빈도가 높아져 연신 필름의 제조 안정성이 떨어진다. 또, 연신 배율을 높게 할 수도 없어, 광학 특성이 떨어지는 경우가 있다. Sdr 은, 0.084 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상기 PVA 필름의 「권취 시작 부분」에 있어서의 상기 절단면의 전개 면적비 Sdr(s) 와 상기 PVA 필름의 「권취 종료 부분」에 있어서의 상기 절단면의 전개 면적비 Sdr(e) 가 하기 식 (2) 를 만족하는 것도 중요하다. 여기에서, Sdr(s) 는, 「검사용 필름 (권취 시작)」의 Sdr 을 측정함으로써 얻을 수 있고, Sdr(e) 는, 「검사용 필름 (권취 종료)」의 Sdr 을 측정함으로써 얻을 수 있다.

0.10 ≤ Sdr(s)/Sdr(e) ≤ 1.00 (2)

Sdr(s) 및 Sdr(e) 는, ISO 25178 에 준한 방법에 의해 측정한 값이다.

상기 식 (2) 에 있어서, 「권취 시작 부분」과 「권취 종료 부분」에서 Sdr 의 값이 변화하지 않으면 상기 식 (2) 의 값은 1 이 된다. 한편, 「권취 시작 부분」에 대해 「권취 종료 부분」에 있어서의 Sdr 의 값의 변화가 클수록 상기 식 (2) 의 값은 작아진다.

Sdr(s)/Sdr(e) 가 0.10 미만인 경우, 연신 가공시에 PVA 필름이 파단된다. Sdr(s)/Sdr(e) 는, 0.12 이상인 것이 바람직하고, 0.4 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.7 이상인 것이 더욱 바람직하다.

이와 같이, 상기 식 (1) 및 (2) 를 만족하는 필름 롤을 제조한 경우, 길이가 3,000 m 이상이어도 연신 가공시에 필름이 파단되는 것을 방지할 수 있다. 여기에서, 상기 식 (1) 에 있어서 Sdr 의 값이 커지는 이유의 하나로서, 예리함이 좋지 않은 절단날을 사용하여 PVA 필름을 절단한 경우를 들 수 있다. 또, 상기 식 (2) 에 있어서, 「권취 시작 부분」과 「권취 종료 부분」에서 전개 면적이 변화하는 이유의 하나로서, 내구성이 불충분한 절단날을 사용하여 PVA 필름을 절단한 경우를 들 수 있다. 상기 식 (1) 및 (2) 를 만족하는 PVA 필름 롤을 얻기 위해서는, 절단날의 경도나 날끝의 각도 등을 고려하면서, 적절한 절단날을 선택할 필요가 있다. 상기 식 (1) 및 (2) 를 만족하는 PVA 필름 롤을 얻는 관점에서, 후술하는 구성 (a) ∼ (d) 를 만족하는 절단날을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서의 PVA 필름의 길이는 3,000 ∼ 20,000 m 이다. PVA 필름의 길이가 3,000 m 미만인 경우, PVA 필름 롤의 생산 효율이 저하된다. PVA 필름의 길이는, 5,000 m 이상인 것이 바람직하고, 7,500 m 이상인 것이 보다 바람직하고, 10,000 m 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, PVA 필름의 길이가 20,000 m 를 초과하는 경우, 필름 롤의 중량이나 롤 직경이 커지거나 하여 핸들링성이 저하되어 보관이나 수송이 곤란해진다. PVA 필름의 길이는 18,000 m 이하인 것이 바람직하고, 16,000 m 이하인 것이 보다 바람직하고, 14,000 m 이하인 것이 더욱 바람직하다.

PVA 필름의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 15 ∼ 100 ㎛ 인 것이 바람직하다. PVA 필름의 두께가 15 ㎛ 미만이면, 연신 가공시에 파단될 우려가 있다. PVA 필름의 두께는 20 ㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, PVA 필름의 두께가 100 ㎛ 를 초과하면, 필름의 절단 중에 절단날이 치핑될 우려가 있다. PVA 필름의 두께는 80 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.

PVA 필름의 폭은 특별히 한정되지 않으며, 100 ㎜ 이상인 것이 바람직하다. 한편, PVA 필름의 폭의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 폭이 너무 지나치게 넓으면, 실용화되어 있는 장치로 편광 필름을 제조하거나 하는 경우에 있어서, 균일하게 연신하는 것이 곤란해질 우려가 있다. PVA 필름의 폭은 10,000 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 여기에서 PVA 필름의 폭이란, 도 1 에서 설명하면, 단부 필름이 절단된 후의, 제품 PVA 필름의 폭을 말한다.

본 발명에 있어서, 상기 절단면의 산술 평균 조도 (Ra) 가, 0.190 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또, 상기 절단면의 최대 높이 (Ry) 가, 1.100 ㎛ 이상인 것도 바람직하다. Ra 및 Ry 의 값은, 절단면의 표면 조도의 정도를 나타내는 것이기 때문에, 이들 값이 높은 경우, 일반적으로는, 연신 가공시에 필름의 파단이 발생되기 쉬워진다. 그러나, 본 발명의 필름 롤에 있어서는, Ra 또는 Ry 가 상기의 값 이상이었다고 해도, 상기 식 (1) 및 (2) 를 만족함으로써 연신 가공시에 필름이 파단되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 필름 롤로부터 권출된 상기 PVA 필름을 연신 배율 5 ∼ 7 배로 연신했을 때의 상기 PVA 필름의 파단 횟수가, 당해 PVA 필름 2000 m 당 1 회 이하인 것이 바람직하다. 예를 들어, 10,000 m 의 PVA 필름을 연신했을 때의 파단 횟수가 5 회이면, 파단 횟수는 PVA 필름 2000 m 당 1 회가 된다. 연신을 연속적으로 양호한 효율성으로 실시하는 관점에서, 상기 파단 횟수가 실질적으로 0 회인 것이 보다 바람직하다.

PVA 필름을 구성하는 PVA 로는, 비닐에스테르계 모노머를 중합하여 얻어지는 비닐에스테르계 중합체를 비누화함으로써 제조된 것을 사용할 수 있다. 비닐에스테르계 모노머로는, 예를 들어, 포름산비닐, 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 발레인산비닐, 라우르산비닐, 스테아르산비닐, 벤조산비닐, 피발산비닐, 베르사트산비닐 등을 들 수 있으며, 이것들 중에서도 아세트산비닐이 바람직하다. 비닐에스테르의 중합 방식은, 회분 중합, 반회분 중합, 연속 중합, 반연속 중합 등 중 어느 방식이어도 되고, 중합 방법으로는, 괴상 중합법, 용액 중합법, 현탁 중합법, 유화 중합법 등의 공지된 방법을 적용할 수 있다. 비닐에스테르를 중합 반응에 제공할 때에 사용되는 중합 개시제는, 공지된 중합 개시제, 예를 들어 아조계 개시제, 과산화물계 개시제, 레독스계 개시제로부터 중합 방법에 따라 선택할 수 있다.

상기의 비닐에스테르계 중합체는, 단량체로서 1 종 또는 2 종 이상의 비닐에스테르계 모노머만을 사용하여 얻어진 것이 바람직하고, 단량체로서 1 종의 비닐에스테르계 모노머만을 사용하여 얻어진 것이 보다 바람직하지만, 1 종 또는 2 종 이상의 비닐에스테르계 모노머와, 이것과 공중합 가능한 다른 모노머의 공중합체여도 된다.

이와 같은 비닐에스테르계 모노머와 공중합 가능한 다른 모노머로는, 예를 들어, 에틸렌 ; 프로필렌, 1-부텐, 이소부텐 등의 탄소수 3 ∼ 30 의 올레핀 ; 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. 상기의 비닐에스테르계 중합체는, 이들의 다른 모노머 중 1 종 또는 2 종 이상에서 유래하는 구조 단위를 가질 수 있다.

상기의 비닐에스테르계 중합체에서 차지하는 상기 다른 모노머에서 유래하는 구조 단위의 비율에 특별히 제한은 없지만, 비닐에스테르계 중합체를 구성하는 전체 구조 단위의 몰수에 기초하여, 15 몰％ 이하인 것이 바람직하고, 5 몰％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서, PVA 필름을 구성하는 PVA 의 비누화도가 95 ∼ 99.9 몰％ 인 것이 바람직하다. 비누화도는 99 몰％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 99.3 몰％ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 99.8 몰％ 이상인 것이 특히 바람직하다. 한편, 99.99 몰％ 를 초과하는 PVA 는 제조가 곤란하다. 비누화도는 JIS K6726 (1994) 에 준하여 측정해서 얻어지는 값이다.

PVA 의 점도 평균 중합도 (이하, 「중합도」라고 약기하는 경우가 있다) 가 1,000 ∼ 8,000 인 것이 바람직하다. 중합도는 1,500 이상인 것이 보다 바람직하고, 2,000 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 균질한 PVA 필름의 제조의 용이성, 연신성 등의 점에서, PVA 의 중합도는, 8,000 이하인 것이 보다 바람직하고, 6,000 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 본 명세서에서 말하는 PVA 의 중합도는, JIS K6726 (1994) 의 기재에 준하여 측정되는 평균 중합도를 의미하고, PVA 를 재비누화하고, 정제한 후에 30 ℃ 의 수중에서 측정한 극한 점도로부터 구할 수 있다.

PVA 필름을 제조할 때에는, 1 종의 PVA 를 단독으로 사용해도 되고, 중합도, 비누화도, 변성도 등 중 어느 1 개 또는 2 개 이상이 서로 상이한 2 종 이상의 PVA 를 병용해도 된다. PVA 필름에 있어서의 PVA 의 함유율은, 50 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 70 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 85 질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

PVA 필름은 가소제를 포함하는 것이 바람직하다. PVA 필름이 가소제를 포함함으로써, 필름 롤로 할 때의 주름의 발생을 방지하거나, 2 차 가공시의 공정 통과성을 향상시키거나 할 수 있다. 가소제로는 다가 알코올이 바람직하고, 구체적으로는, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 글리세린, 디글리세린, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 트리메틸올프로판 등을 들 수 있다. 이들 가소제는 1 종을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 병용해도 된다. 이들 가소제 중에서도, PVA 와의 상용성이나 입수성 등의 관점에서, 에틸렌글리콜 또는 글리세린이 바람직하다. PVA 필름에 있어서의 가소제의 함유량은, PVA 100 질량부에 대해 1 ∼ 30 질량부인 것이 바람직하고, 3 ∼ 25 질량부인 것이 보다 바람직하고, 5 ∼ 20 질량부인 것이 더욱 바람직하다.

PVA 필름은, 그 제조에 사용되는 금속 지지체로부터의 박리성의 향상이나 PVA 필름의 취급성의 향상 등의 관점에서, 계면 활성제를 포함하는 것도 바람직하다. 계면 활성제의 종류에 특별히 제한은 없지만, 아니온성 또는 논이온성의 계면 활성제를 바람직하게 사용할 수 있다. 아니온성 계면 활성제로는, 예를 들어, 라우르산칼륨 등의 카르복실산형, 옥틸술페이트 등의 황산에스테르형, 도데실벤젠술포네이트 등의 술폰산형 등을 들 수 있다. 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 알릴페닐에테르형 등을 들 수 있다. 이들 계면 활성제는 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.

PVA 필름에 있어서의 계면 활성제의 함유량은, 금속 지지체로부터의 박리성이나 PVA 필름의 취급성 등의 관점에서, 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.

PVA 필름에는, 상기 서술한 PVA 계 중합체, 가소제, 및 계면 활성제 이외의 다른 성분을, 필요에 따라 추가로 포함하고 있어도 된다. 이와 같은 다른 성분으로는, 예를 들어, 수분, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 활제, 착색제, 충전제 (무기물 입자, 전분 등), 방부제, 방미제 (防黴劑), 상기한 성분 이외의 다른 고분자 화합물 등을 들 수 있다.

PVA 필름의 제법은 특별히 제한되지 않아, 종래 이미 알려진 방법으로 제조할 수 있다. 일반적으로는, PVA 를 액체 매체 또는 용융 보조제 등과 혼합하거나, 액체 매체나 용융 보조제 등을 포함하는 펠릿을 사용하여, 제막용 원액 또는 용융액을 조제하고, 그 원액 또는 용융액을 사용하여 제막함으로써 제조된다.

제막용 원액이나 용융액을 조제하기 위한 액체 매체로는, 예를 들어, 디메틸술폭시드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 물 등을 들 수 있으며, 이것들 중 1 종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다. 이것들 중에서도, 디메틸술폭시드, 물, 그것들의 혼합물이 바람직하게 사용되고, 특히 물이 보다 바람직하게 사용된다.

PVA 필름의 제조에 있어서는, 상기한 원액 또는 용융액 중에 가소제, 계면 활성제를 함유시키는 것이 바람직하다. 가소제, 계면 활성제는 상기한 것을 사용할 수 있다. 가소제 및 계면 활성제의 배합량은 상기의 양으로 할 수 있다.

(PVA 필름 롤의 제조 방법)

본 발명의 PVA 필름 롤의 바람직한 제조 방법으로는, 상기 PVA 필름을 권취하면서, 그 PVA 필름의 길이 방향을 따른 2 개의 단부의 적어도 일방을, 하기의 구성 (a) ∼ (d) 를 만족하는 절단날을 사용하여 절단하는 필름 롤의 제조 방법이다.

(b) 날끝의 각도가 21 ∼ 26°이다

(d) 둥근날의 직경이 40 ∼ 60 ㎜ 이다

절단날은, 비커스 경도가 690 이상 1850 이하의 금속으로 이루어지는 둥근날인 것이 바람직하다. 비커스 경도가 690 미만인 금속으로 이루어지는 둥근날은 예리함이 좋지 않아, 평활한 절단 단면을 갖는 PVA 필름이 얻어지지 않는다. 그 때문에, 연신 가공시에 당해 PVA 필름이 파단되기 쉬워질 우려가 있다. 비커스 경도는 700 이상인 것이 보다 바람직하다.

한편, 비커스 경도가 1850 을 초과하는 금속으로 이루어지는 둥근날은, 예리함이 양호하다는 이점이 있다. 그러나, 내구성이 떨어지기 때문에, PVA 필름 절단 중에 날끝이 치핑되어, 권취 종료까지 평활한 절단 단면을 갖는 PVA 필름이 얻어지지 않는다. 그 때문에, 이 경우에도 연신 가공시에 당해 PVA 필름이 파단되기 쉬워질 우려가 있다. 비커스 경도는 1500 이하인 것이 보다 바람직하고, 1000 이하인 것이 더욱 바람직하고, 790 이하인 것이 특히 바람직하다.

둥근날에 사용되는 금속으로는, 철, 규소, 망간, 크롬, 텅스텐 등의 금속 또는 이들의 합금을 들 수 있다. 예를 들어, JIS G4308 로 나타내어지는 SKS7, SKS81 등을 들 수 있다.

날끝의 각도는 21 ∼ 26°인 것이 바람직하다. 날끝의 각도가 21°미만인 경우, 날끝의 내구성이 불충분해질 우려가 있다. 한편, 날끝의 각도가 26°를 초과하는 경우, 예리함이 불충분질 우려가 있다. 날끝의 각도는 25°이하인 것이 보다 바람직하다. 본 발명에 있어서의 날끝의 각도는 이하와 같이 정의된다. 도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 둥근날에 있어서의 연마 부분을 이등변 삼각형 ABC 와 근사시킨다. 이 때, 칼날의 선단을 정점 A 로 한다. 그리고, 변 BC 와 직각으로 교차하도록 정점 A 로부터 변 BC 를 향하여 선을 긋고, 교점을 H 로 한다. 변 AH 의 길이 및 변 BH 의 길이로부터, 직각 삼각형 ABH 에 있어서의 각도 ∠BAH 를 계산한다. 이 각도 ∠BAH 를 2 배한 값을 날끝의 각도라고 정의한다.

날 부분에 있어서의 비테이퍼상 기부의 두께가 0.05 ∼ 1 ㎜ 인 것이 바람직하다. 비테이퍼상 기부의 두께가 0.05 ㎜ 미만인 경우, 날끝의 내구성이 저하될 우려가 있다. 상기 두께는 0.1 ㎜ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 상기 두께가 1 ㎜ 를 초과하는 경우, 절단 후의 필름 단부가 컬되는 경우가 있다. 상기 두께는 0.8 ㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다.

둥근날의 직경이 40 ∼ 60 ㎜ 인 것이 바람직하다. 둥근날의 직경이 40 ㎜ 미만인 경우, 날끝의 동일한 지점에서 몇 번이나 절단하게 되어 날끝이 치핑될 우려가 있다. 둥근날의 직경은 42 ㎜ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 둥근날의 직경이 60 ㎜ 를 초과하는 경우, 날끝의 검사에 시간을 필요로 할 우려가 있다. 둥근날의 직경은 55 ㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다.

이렇게 하여 얻어진 PVA 필름 롤에 있어서의 PVA 필름을 연신함으로써 연신 필름을 얻을 수 있다. 연신 가공시에 필름의 파단을 방지할 수 있기 때문에, 편광 성능이 양호한 편광 필름을 바람직하게 제조할 수 있다. PVA 필름으로부터 편광 필름을 제조하려면, 예를 들어 PVA 필름을 염색, 1 축 연신, 고정 처리, 건조 처리, 추가로 필요에 따라 열처리를 실시하면 되고, 염색, 1 축 연신, 고정 처리의 조작 순서에 특별히 제한은 없다. 또, 각 조작을 2 회 또는 그 이상 실시해도 된다.

염색은, 1 축 연신 전, 1 축 연신시, 1 축 연신 후 중 언제라도 가능하다. 염색에 사용하는 염료로는, 요오드-요오드화칼륨이나 각종 이색성 염료 등을, 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물로 사용할 수 있다. 통상적으로, 염색은, PVA 필름을 상기 염료를 함유하는 용액 중에 침지시킴으로써 실시하는 것이 일반적이지만, PVA 필름에 도공하거나 PVA 필름에 섞어서 제막하는 등, 그 처리 조건이나 처리 방법은 특별히 제한되는 것은 아니다.

1 축 연신은, 습식 연신법 또는 건열 연신법을 사용할 수 있으며, 온수 중 (상기 염료를 함유하는 용액 중이나 후기 고정 처리욕 중이어도 된다) 또는 흡수 후의 PVA 필름을 사용하여 공기 중에서 실시할 수 있다. 연신 온도는 특별히 한정되지 않지만, PVA 필름을 온수 중에서 연신 (습식 연신) 하는 경우의 온도는 통상적으로 30 ∼ 90 ℃ 이다. 건열 연신하는 경우의 온도는 통상적으로 50 ∼ 180 ℃ 이다.

또, 1 축 연신 처리의 연신 배율 (다단으로 1 축 연신을 실시하는 경우에는 합계의 연신 배율) 은, 편광 성능의 점에서 5 배 이상인 것이 바람직하다. 연신 배율의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 균일한 연신을 실시하기 위해서는 7 배 이하인 것이 바람직하다. 연신 후의 필름의 두께는, 통상적으로 3 ∼ 75 ㎛ 이다.

연신 필름에 대한 상기 염료의 흡착을 강고하게 할 것을 목적으로, 고정 처리를 실시하는 경우가 많다. 고정 처리에 사용하는 처리욕에는, 통상적으로, 붕산 및/또는 붕소 화합물이 첨가된다. 또, 필요에 따라 처리욕 중에 요오드 화합물을 첨가해도 된다.

상기 연신 필름의 건조 처리 (열처리) 의 온도는, 통상적으로, 30 ∼ 150 ℃ 에서 실시한다.

실시예

실시예 1

(필름 롤의 제작)

비누화도 99.9 몰％, 중합도 2400 의 PVA (아세트산비닐의 단독 중합체의 비누화물) 의 칩 100 질량부를 35 ℃ 의 증류수 2500 질량부에 24 시간 침지시킨 후, 원심 탈수를 실시하여, PVA 함수 칩을 얻었다. PVA 함수 칩 중의 휘발분율은 70 질량％ 였다. 그 PVA 함수 칩 333 질량부 (건조 상태 PVA 환산으로 100 질량부) 에 대해, 글리세린 11 질량부 및 계면 활성제 (라우르산디에탄올아미드 95 질량％ 함유) 0.3 질량부를 첨가한 후, 충분히 혼합하여 혼합물로 하고, 이것을 최고 온도 130 ℃ 의 벤트가 달린 2 축 압출기로 가열 용융하였다.

얻어진 용융 상태의 PVA 를 열교환기로 100 ℃ 로 냉각시킨 후, 900 ㎜ 폭의 코트 행거 다이로부터 표면 온도를 90 ℃ 로 한 드럼 상에 압출 제막하고, 추가로 열풍 건조로 내를 통과시켜 건조시키고, 폭 방향 양 단부 (귀부) 를, JIS G4404 에 규정된 합금 공구강인 SKS7 로 이루어지는 둥근날 (비커스 경도 : 700, 직경 : 45 ㎜, 날끝의 각도 : 21°, 비테이퍼부의 두께 : 0.3 ㎜) 을 사용하여 절단함으로써 폭 0.7 m 의 장척의 PVA 필름을 연속적으로 제조하였다. 또한, 제막 속도는 8 m/분으로 하였다. 제막이 안정된 후의 PVA 필름 (두께 75 ㎛, 길이 10,000 m) 은 직경 8 인치의 알루미늄제 원통상의 코어에 연속적으로 권취하여 필름 롤로 하였다. 이하의 설명에 있어서, 필름의 권취를 개시함과 함께 절단을 개시한 점을 「권취 시작 부분」이라고 칭하고, 필름의 권취를 종료함과 함께 절단을 종료한 점을 「권취 종료 부분」이라고 칭하는 경우가 있다.

여기에서, 상기 둥근날의 날끝의 각도는 21°이다. 이하, 도 2 및 3 을 사용하여 날끝의 각도의 측정 방법에 대하여 설명한다. 도 2 는, 둥근날을 옆에서 본 모식도이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 둥근날에는, 비테이퍼부와 날끝부가 있고, 날끝부에는 연마 부분이 있다. 이 연마 부분에서 필름이 절단된다. 도 3 은, 연마 부분의 모식도이다. 레이저 현미경 (50 배) 을 사용해서 연마 부분을 관찰하여, 당해 연마 부분을 이등변 삼각형 ABC 와 근사시켰다. 이 때, 칼날의 선단을 정점 A 로 하였다. 변 BC 와 직각으로 교차하도록 정점 A 로부터 변 BC 를 향하여 선을 긋고, 교점을 H 로 하였다. 이어서, 길이 AH 및 BH 를 측정하였다. 측정된 길이 AH 및 BH 로부터 직각 삼각형 ABH 에 있어서의 각도 ∠BAH 를 계산하고, 이 각도 ∠BAH 를 2 배한 값을 날끝의 각도로 하였다.

(전개 표면적비 Sdr 의 측정)

도 1 에서 설명한 바와 같이, 「검사용 필름 (권취 시작)」(필름 길이 방향 250 ㎛ × 폭 방향 3000 ㎛) 을 채취하였다. 그리고, 레이저 현미경 (키엔스사 제조의 「VK-X200」) 을 사용하여, ISO 25178 에 준한 방법에 의해, 절단 단부에 있어서의 절단면의 전개 면적비 Sdr(s) 를 측정하였다. 또, 「검사용 필름 (권취 종료)」(필름 길이 방향 250 ㎛ × 폭 방향 3000 ㎛) 을 채취하여, 상기와 동일한 방법에 의해 절단면의 전개 면적비 Sdr(e) 를 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

(산술 표면 조도 및 최대 높이의 측정)

「검사용 필름 (권취 시작)」 및 「검사용 필름 (권취 종료)」의 절단 단부에 있어서의 절단면의 산술 평균 조도 (Ra : JIS B 0601-1994) 및 최대 높이 (Ry : JIS B 0601-1994) 를, 상기 레이저 현미경을 사용하여 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

(파단 횟수의 평가)

필름 롤로부터 권출된 필름을, 길이 방향으로 연신 배율 6 배로 연신하고, 알루미늄제 원통상의 코어에 연속적으로 권취하였다. 여기에서, 필름의 권출의 시점은, 상기 필름 롤에 있어서의 「권취 종료 부분」에 상당하고, 권출의 종점은 상기 필름 롤에 있어서의 「권취 시작 부분」에 상당한다. 그 결과, 권출의 시점에서 종점까지 필름을 파단시키지 않고 연신할 수 있었다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

(둥근날의 치핑의 개수)

절단 개시 전의 날끝의 치핑의 개수 및 절단 종료 후의 날끝의 치핑의 개수를 하기의 평가 기준에 따라 측정하였다. 둥근날의 날끝을 마이크로스코프로 일주 (一周) 관찰하여, 날의 치핑의 유무를 확인하였다. 치핑이 확인된 경우, 그 치핑을 삼각형과 근사시켜, 폭과 높이로부터 면적을 산출하였다. 그 결과, 면적이 7.5 ㎛² 이상이었을 경우, 그 치핑을 「날끝의 치핑」1 개로서 카운트하였다.

실시예 2 ∼ 6, 비교예 1 ∼ 4

PVA 필름의 두께, 당해 PVA 필름을 절단하는 둥근날의 종류 (비커스 경도 및 날끝의 각도) 를 표 1 에 나타내는 바와 같이 변경하였다. 그리고, 실시예 1 과 동일하게 하여, 둥근날을 사용하여 절단함으로써 PVA 필름을 연속적으로 제조하여, 필름 롤을 얻은 후, Sdr, Ra, Ry 를 측정함과 함께, 파단 횟수 및 둥근날의 치핑의 개수를 평가하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 의 실시예 2 ∼ 5 에 나타내는 바와 같이, 권출의 시점에서 종점까지 필름을 파단시키지 않고 연신할 수 있었다. 또, 표 1 의 실시예 6 에 나타내는 바와 같이, 연신을 시작하고 나서 2000 m 연신할 때까지의 동안에, 필름이 1 회 파단되었지만, 그 후에는 필름을 파단시키지 않고 연신할 수 있었다. 한편, 표 1 의 비교예 1 ∼ 4 에 나타내는 바와 같이, 연신을 시작하고 나서 2000 m 연신할 때까지의 동안에 각각 5 회 (비교예 1), 7 회 (비교예 2), 3 회 (비교예 3), 2 회 (비교예 4) 의 파단이 발생하였으므로 연신을 중지하였다 (표 1 의 「평가 중지」).

Claims

폴리비닐알코올 필름이 권취되어 이루어지는 필름 롤로서 ;
상기 폴리비닐알코올 필름의 길이가 3,000 ∼ 20,000 m 이고,
상기 폴리비닐알코올 필름은, 그 필름의 길이 방향을 따른 2 개의 단부의 적어도 일방이 절단날에 의해 절단됨으로써 형성된 절단 단부를 갖고,
상기 절단 단부에 있어서의 절단면의 전개 면적비 Sdr 가 하기 식 (1) 을 만족함과 함께,
상기 폴리비닐알코올 필름의 권취 시작 부분에 있어서의 상기 절단면의 전개 면적비 Sdr(s) 와 상기 폴리비닐알코올 필름의 권취 종료 부분에 있어서의 상기 절단면의 전개 면적비 Sdr(e) 가 하기 식 (2) 를 만족하는 것을 특징으로 하는 필름 롤.
Sdr ≤ 0.085 (1)
0.10 ≤ Sdr(s)/Sdr(e) ≤ 1.00 (2)
제 1 항에 있어서,
상기 폴리비닐알코올 필름을 구성하는 폴리비닐알코올의 비누화도가 95 ∼ 99.9 몰％ 이고, 점도 평균 중합도가 1,000 ∼ 8,000 인, 필름 롤.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 폴리비닐알코올 필름의 두께가 15 ∼ 100 ㎛ 인, 필름 롤.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필름 롤로부터 권출된 상기 폴리비닐알코올 필름을 연신 배율 5 ∼ 7 배로 연신했을 때의 상기 폴리비닐알코올 필름의 파단 횟수가, 당해 폴리비닐알코올 필름 2000 m 당 1 회 이하인, 필름 롤.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 필름 롤의 제조 방법으로서 ;
상기 폴리비닐알코올 필름을 권취하면서, 그 폴리비닐알코올 필름의 길이 방향을 따른 2 개의 단부의 적어도 일방을, 하기의 구성을 만족하는 절단날을 사용하여 절단하는, 필름 롤의 제조 방법.
(a) 비커스 경도 690 이상 1850 이하의 금속으로 이루어지는 둥근날이다
(b) 날끝의 각도가 21 ∼ 26°이다
(c) 날 부분에 있어서의 비테이퍼상 기부의 두께가 0.05 ∼ 1 ㎜ 이다
(d) 둥근날의 직경이 40 ∼ 60 ㎜ 이다