KR20220017490A - 편광 필름의 제조 방법, 편광 필름의 제조 장치 및 제어 시스템 - Google Patents
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Abstract
(과제) 오븐 출측에서의 편광자의 수분율이 낮아도, 처리조와 첩합 롤 사이에 있어서의 편광자의 반송을 안정화 가능한 편광 필름의 제조 방법 등을 제공한다. (해결 수단) 본 발명에 관련된 편광 필름 (F) 의 제조 방법은, 처리조 (2) 와 첩합 롤 (7) 사이에, 편광자 (F1) 를 반송하는 제 1 텐션 컷 롤 (20) 을 배치함과 함께, 처리조와 첩합 롤 사이에 그리고 제 1 텐션 컷 롤의 하류측에 장력계 (30) 를 배치하고, 장력계로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록, 제어 장치 (40) 가 제 1 텐션 컷 롤의 주속을 제어한다. 또한, 상기 제어를 실행한 후, 처리조의 출측에 배치된 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 주속을 측정하고, 측정한 제 1 텐션 컷 롤의 주속 (P1c') 과 제 2 텐션 컷 롤 (60) 의 주속의 비율이 미리 정해진 값이 되도록, 제 2 텐션 컷 롤의 주속을 제어한다.
Description
본 발명은, 원반 (原反) 필름을 처리조에 있어서 이색성 물질로 염색함과 함께 1 축 연신한 후, 오븐으로 건조시켜 편광자를 제작하고, 첩합 롤로 편광자와 보호 필름을 첩합하여 편광 필름을 제조하는 방법, 편광 필름을 제조하는 장치 및 제어 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 오븐 출측에서의 편광자의 수분율이 낮아도, 처리조와 첩합 롤 사이에 있어서의 편광자의 반송을 안정화시키는 것이 가능한 편광 필름의 제조 방법, 편광 필름의 제조 장치 및 제어 시스템에 관한 것이다.
종래, 액정 표시 장치나 편광 선글라스 등의 구성 재료로서, 편광자를 포함하는 편광 필름이 사용되고 있다. 편광 필름은, 예를 들어, 요오드 등의 이색성 물질로 염색한 편광자와, 이 편광자에 접착되어 편광자를 보호하는 보호 필름으로 구성되어 있다.
편광 필름은, 예를 들어, 특허문헌 1 에 기재된 바와 같이, 장척 (長尺) 띠상의 편광자의 제조로부터, 장척 띠상의 보호 필름을 접착하여 장척 띠상의 편광 필름을 얻을 때까지의 일련의 공정을 1 개의 제조 라인 상에서 실시하는 롤 투 롤 방식으로 제조된다.
도 3 은, 종래의 롤 투 롤 방식의 편광 필름의 제조 방법에서 사용되는 제조 장치 및 제어 시스템의 개략 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 3 에 나타내는 실선으로 나타내는 화살표는, 각 필름의 반송 방향을 의미한다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 종래의 편광 필름의 제조 방법에서는, 먼저, 조출 (繰出) 롤 (1) 에 감긴 원반 필름 (F0) 을 조출하고, 처리조 (2) (예를 들어, 원반 필름 (F0) 의 반송 방향 상류측으로부터 순서대로, 팽윤 처리조, 염색 처리조, 가교 처리조, 연신 처리조, 세정 처리조로 구성된다) 내의 처리욕에 침지시켜, 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질로 염색함과 함께 1 축 연신한다. 이어서, 오븐 (3) 으로 건조시킴으로써, 편광자 (F1) 를 얻는다. 이어서, 예를 들어, 편광자 (F1) 의 양면에 도공기 (6) 로 활성 에너지선 경화형 접착제를 도공한다. 또한, 예를 들어, 조출 롤 (도시 생략) 로부터 조출된 보호 필름 (F2) 의 편면에 도공기 (도시 생략) 로 활성 에너지선 경화형 접착제를 도공한다. 그리고, 첩합 롤 (7) 에 의해, 접착제가 도공된 보호 필름 (F2) 을, 접착제가 도공된 편광자 (F1) 의 양면에 첩합한다. 그 후, 도시를 모두 생략 하지만, 활성 에너지선 조사 장치로부터 편광자 (F1) 및 보호 필름 (F2) 사이의 접착제에 활성 에너지선을 조사하여 경화시킨 후, 오븐으로 건조시키고, 필요에 따라 다른 필름 (표면 보호 필름 등) 을 첩합함으로써 편광 필름을 제조한다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 종래의 제조 장치는, 처리조 (2) 와 첩합 롤 (7) 사이에 배치되고, 편광자 (F1) (처리조 (2) 에서 처리된 후, 오븐 (3) 으로 건조시키기 전의 원반 필름 (F0) 을 포함한다) 를 반송하는 제 1 텐션 컷 롤 (20) 과, 처리조 (2) 에 있어서 원반 필름 (F0) 을 반송하는 제 2 텐션 컷 롤 (60) 을 구비하고 있다. 도 3 에 나타내는 예에서는, 제 1 텐션 컷 롤 (20) 로서, 3 개의 제 1 텐션 컷 롤 (20a ∼ 20c) 이 배치되고, 제 2 텐션 컷 롤 (60) 로서, 5 개의 제 2 텐션 컷 롤 (60a ∼ 60e) 이 배치되어 있다. 도 3 에 나타내는 예에서는, 제 1 텐션 컷 롤 (20) 및 제 2 텐션 컷 롤 (60) 은, 모두 닙 롤이다.
종래의 제어 시스템 (100A) 은, 제어 장치 (40) 와, 인코더 (50) 를 구비하고 있다.
인코더 (50) 는, 첩합 롤 (7) 의 회전수를 측정하여, 제어 장치 (40) 에 출력한다. 제어 장치 (40) 는, 입력된 첩합 롤 (7) 의 회전수와, 미리 기억된 첩합 롤 (7) 의 외경에 기초하여, 첩합 롤 (7) 의 주속 (周速) (P0') 을 연산한다. 그리고, 제어 장치 (40) 는, 첩합 롤 (7) 의 주속 (P0') 과 제 1 텐션 컷 롤 (20) 의 주속의 비율이 미리 정해진 값이 되도록, 제 1 텐션 컷 롤 (20) 의 주속을 제어 (비율 일정 제어) 한다. 구체적으로는, 제 1 텐션 컷 롤 (20a) 의 주속을 P1a, 제 1 텐션 컷 롤 (20b) 의 주속을 P1b, 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 주속을 P1c 라고 하면, 제어 장치 (40) 는, P1a/P0' = α1, P1b/P0' = α2, P1c/P0' = α3 (α1, α2, α3 은 소정 정수) 이 되도록, 주속 (P1a, P1b 및 P1c) 을 결정하고, 각 주속 (P1a ∼ P1c) 으로 제 1 텐션 컷 롤 (20a ∼ 20c) 이 각각 회전하도록, 제 1 텐션 컷 롤 (20a ∼ 20c) 의 구동부 (도시 생략의 모터 등) 에 제어 신호를 송신한다. 일반적으로, 첩합 롤 (7) 은 미리 정해진 일정한 주속으로 회전시키기 때문에, 제 1 텐션 컷 롤 (20) 도 일정한 주속으로 회전하게 된다.
또한, 도 3 에 나타내는 예에서는, 첩합 롤 (7) 의 회전수를 측정한 결과에 기초하여, 첩합 롤 (7) 의 주속 (P0') 을 연산하고, 연산한 주속 (P0') 에 기초하여, 제 1 텐션 컷 롤 (20) 의 주속을 제어하고 있지만, 첩합 롤 (7) 의 주속을 실제로 측정·연산하지 않고, 첩합 롤 (7) 의 주속의 설정치 또는 회전수의 설정치에 기초하여, 제 1 텐션 컷 롤 (20) 의 주속을 제어하는 경우도 있다.
또한, 제어 장치 (40) 는, 첩합 롤 (7) 의 주속 (P0') 과 제 2 텐션 컷 롤 (60) 의 주속의 비율이 미리 정해진 값이 되도록, 제 2 텐션 컷 롤 (60) 의 주속을 제어 (비율 일정 제어) 한다. 구체적으로는, 제 2 텐션 컷 롤 (60a) 의 주속을 P2a, 제 2 텐션 컷 롤 (60b) 의 주속을 P2b, 제 2 텐션 컷 롤 (60c) 의 주속을 P2c, 제 2 텐션 컷 롤 (60d) 의 주속을 P2d, 제 2 텐션 컷 롤 (60e) 의 주속을 P2e 라고 하면, 제어 장치 (40) 는, P2a/P0' = β1, P2b/P0' = β2, P2c/P0' = β3, P2d/P0' = β4, P2e/P0' = β5 (β1, β2, β3, β4, β5 는 소정 정수) 가 되도록, 주속 (P2a, P2b, P2c, P2d 및 P2e) 을 결정하고, 각 주속 (P2a ∼ P2e) 으로 제 2 텐션 컷 롤 (60a ∼ 60e) 이 각각 회전하도록, 제 2 텐션 컷 롤 (60a ∼ 60e) 의 구동부 (도시 생략의 모터 등) 에 제어 신호를 송신한다. 전술한 바와 같이, 일반적으로, 첩합 롤 (7) 은 일정한 주속으로 회전하기 때문에, 제 2 텐션 컷 롤 (60) 도 일정한 주속으로 회전하게 된다.
제 2 텐션 컷 롤 (60) 의 주속의 비율 일정 제어는, 미리 정해진 소정 연신 배율로 원반 필름 (F0) 을 연신하기 위해서 필요하다.
이상에 설명한 종래의 제어 시스템 (100A) 을 사용한 편광 필름의 제조 방법에서는, 처리조 (2) 와 첩합 롤 (7) 사이에서 편광자 (F1) 를 반송하는 제 1 텐션 컷 롤 (20) 의 주속을 비율 일정 제어로 제어하고 있고, 반송되는 편광자 (F1) 의 각 위치에서의 설정 장력을 각 비율 (α1 ∼ α3) 에 의해 결정하고 있게 된다. 그러나, 편광자 (F1) 에 실제로 발생하는 장력은, 편광자 (F1) 의 상태에 따라 크게 변동한다. 편광자 (F1) 에 실제로 발생하는 장력이 크게 변동하면, 편광자 (F1) 의 반송에 지장이 생기는 경우가 있다. 또한, 과대한 장력이 발생하면, 편광자 (F1) 가 파단하는 경우도 있다. 그리고, 동일한 제조 조건으로 편광 필름을 제조해도, 편광자 (F1) 에 실제로 발생하는 장력의 재현성이 양호하지 않다. 이 때문에, 오퍼레이터의 수동에 의한 각 비율 (α1 ∼ α3) 의 미세 조정을 필요로 하고 있다.
종래의 편광 필름의 제조 방법에 있어서의 편광자 (F1) 의 반송 (처리조 (2) 와 첩합 롤 (7) 사이에서의 반송) 방법은, 편광자 (F1) 가 비교적 크게 신축 가능한 경우에는 지장이 잘 생기지 않는다. 즉, 편광자 (F1) 가 크게 신축 가능하면, 실제의 장력이 크게 변동해도, 편광자 (F1) 가 신축함으로써, 장력 변동의 영향이 완화된다.
그러나, 최근, 수분율이 낮은 편광자 (F1) (예를 들어, 오븐 (3) 출측에서의 편광자 (F1) 의 수분율이 15 ％ 이하) 가 제조되게 되어 오고 있다.
수분율이 낮은 편광자 (F1) 는 거의 신축하지 않기 때문에, 종래의 편광 필름의 제조 방법에서는, 장력 변동의 영향이 완화되기 어려워, 편광자 (F1) 의 반송에 지장이 생기거나, 편광자 (F1) 가 파단할 우려가 높아진다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은, 오븐 출측에서의 편광자의 수분율이 낮아도, 처리조와 첩합 롤 사이에 있어서의 편광자의 반송을 안정화시키는 것이 가능한 편광 필름의 제조 방법, 편광 필름의 제조 장치 및 제어 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 원반 필름을 처리조에 있어서 이색성 물질로 염색함과 함께 1 축 연신한 후, 오븐으로 건조시켜 편광자를 제작하고, 첩합 롤로 상기 편광자와 보호 필름을 첩합하여 편광 필름을 제조하는 방법으로서, 상기 처리조와 상기 첩합 롤 사이에, 상기 편광자를 반송하는 제 1 텐션 컷 롤을 배치함과 함께, 상기 처리조와 상기 첩합 롤 사이에 그리고 상기 제 1 텐션 컷 롤의 하류측에 장력계를 배치하고, 상기 장력계로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록, 상기 제 1 텐션 컷 롤의 주속을 제어하는 제 1 제어 공정을 포함하는, 편광 필름의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서의 「텐션 컷 롤」 (제 1 텐션 컷 롤 및 후술하는 바람직한 방법에 있어서의 제 2 텐션 컷 롤) 은, 롤 상에서의 필름의 미끄러짐이 없고, 롤의 상류측과 하류측의 장력차를 제어할 수 있는 롤을 의미하고, 텐션 컷 롤로서, 예를 들어, 닙 롤이나 석션 롤을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 「하류측」 이란, 편광자 또는 원반 필름의 반송 방향 하류측을 의미한다.
본 발명에 의하면, 제 1 제어 공정에 있어서, 제 1 텐션 컷 롤의 하류측에 배치된 장력계로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록, 제 1 텐션 컷 롤의 주속을 제어한다 (이하, 이것을 적절히 「장력 일정 제어」 라고 한다). 즉, 실제로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록 제 1 텐션 컷 롤의 주속을 제어하기 때문에, 오븐 출측에서의 편광자의 수분율이 낮아도, 편광자에 실제로 발생하는 장력의 변동이 작아져, 편광자의 반송을 안정화시키는 것이 가능하다.
바람직하게는, 상기 처리조와 상기 첩합 롤 사이에, 상기 장력계 및 상기 제 1 텐션 컷 롤을 교대로 복수 배치하고, 상기 제 1 제어 공정에 있어서, 가장 하류측에 배치된 상기 장력계 및 상기 제 1 텐션 컷 롤의 조합에 의한 주속의 제어를 실행한 후, 상기 가장 하류측에 배치된 조합보다 상류측에 배치된 상기 장력계 및 상기 제 1 텐션 컷 롤의 조합에 의한 주속의 제어를 상류측을 향하여 순차적으로 실행한다.
상기의 바람직한 방법에 있어서, 「상류측」 이란, 편광자 또는 원반 필름의 반송 방향 상류측을 의미한다. 또한, 상기의 바람직한 방법에 있어서, 「가장 하류측에 배치된 상기 장력계 및 상기 제 1 텐션 컷 롤의 조합에 의한 주속의 제어」 란, 가장 하류측에 배치된 장력계로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록, 가장 하류측에 배치된 제 1 텐션 컷 롤의 주속을 제어하는 것을 의미한다. 또한, 상기의 바람직한 방법에 있어서, 「가장 하류측에 배치된 조합보다 상류측에 배치된 상기 장력계 및 상기 제 1 텐션 컷 롤의 조합에 의한 주속의 제어」 란, 가장 하류측에 배치된 장력계보다 상류측에 배치된 장력계로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록, 이 장력계보다 상류측으로 그리고 이 장력계의 바로 근처에 배치된 제 1 텐션 컷 롤의 주속을 제어하는 것을 의미한다. 또한, 상기의 바람직한 방법에 있어서, 「상류측을 향하여 순차적으로 실행한다」 란, 가장 하류측에 배치된 장력계 및 제 1 텐션 컷 롤의 조합에 의한 주속의 제어로부터, 가장 상류측에 배치된 장력계 및 제 1 텐션 컷 롤의 조합에 의한 주속의 제어까지를 상류측을 향하여 순차적으로 실행하는 것을 의미한다.
예를 들어, 제 1 텐션 컷 롤 및 장력계가 각각 3 개 씩 배치되어 있는 경우 (하류측으로부터 순서대로, 장력계 (30a), 제 1 텐션 컷 롤 (20a), 장력계 (30b), 제 1 텐션 컷 롤 (20b), 장력계 (30c), 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 이 배치되어 있는 경우) 에는, 장력계 (30a) 로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록 제 1 텐션 컷 롤 (20a) 의 주속을 제어한 후, 장력계 (30b) 로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록 제 1 텐션 컷 롤 (20b) 의 주속을 제어하고, 그 후, 장력계 (30c) 로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 주속을 제어하는 것을 의미한다.
상기의 바람직한 방법에 의하면, 장력계 및 제 1 텐션 컷 롤을 교대로 복수 배치하는 경우에, 가장 하류측에 배치된 장력계 및 제 1 텐션 컷 롤의 조합에 의한 주속의 제어를 실행한 후, 순차적으로 상류측에 배치된 조합을 향하여 주속의 제어를 실행하기 때문에, 제어가 발산하지 않아, 안정적인 주속의 제어가 가능하다. 이로써, 장력계 및 제 1 텐션 컷 롤을 교대로 복수 배치하는 경우에 있어서, 편광자에 실제로 발생하는 장력의 변동이 작아져, 편광자의 반송을 안정화시키는 것이 가능하다.
바람직하게는, 상기 처리조의 출측에 상기 제 1 텐션 컷 롤을 배치함과 함께, 상기 처리조에 있어서 상기 원반 필름을 반송하는 제 2 텐션 컷 롤을 배치하고, 상기 제 1 제어 공정을 실행한 후, 상기 처리조의 출측에 배치된 상기 제 1 텐션 컷 롤의 주속을 측정하고, 상기 측정한 상기 제 1 텐션 컷 롤의 주속과 상기 제 2 텐션 컷 롤의 주속의 비율이 미리 정해진 값이 되도록, 상기 제 2 텐션 컷 롤의 주속을 제어하는 제 2 제어 공정을 포함한다.
본 발명에 있어서는, 제 1 텐션 컷 롤의 주속을 장력 일정 제어로 제어하기 때문에, 처리조의 출측에 배치된 제 1 텐션 컷 롤의 주속은, 종래와 같이 비율 일정 제어로 제어하는 경우와 달리, 일정이 아니라 변동한다.
상기의 바람직한 방법에 의하면, 제 2 제어 공정에 있어서, 기본적으로는, 처리조의 출측에 배치된 제 1 텐션 컷 롤의 주속과 제 2 텐션 컷 롤의 주속의 비율이 미리 정해진 값이 되도록, 제 2 텐션 컷 롤의 주속을 제어하는, 즉, 비율 일정 제어를 실행하게 된다. 그러나, 비율의 기준이 되는 처리조의 출측에 배치된 제 1 텐션 컷 롤의 주속으로서, 실제로 측정한 주속을 사용하기 때문에, 상기와 같이, 처리조의 출측에 배치된 제 1 텐션 컷 롤의 주속이 변동했다고 해도, 비율 일정 제어를 적절히 실행할 수 있고, 미리 정해진 소정 연신 배율로 원반 필름을 연신하는 것이 가능하다.
본 발명은, 상기 오븐 출측에서의 상기 편광자의 수분율이 15 ％ 이하인 경우에, 바람직하게 사용된다. 즉, 수분율이 낮기 때문에, 거의 신축하지 않는 편광자에 대하여 바람직하게 사용된다.
또한, 「편광자의 수분율」 은, 오븐으로 건조시킨 후의 편광자 중에 포함되는 수분의 비율을 의미한다. 구체적으로는, 오븐으로 건조시킨 후의 편광자의 중량 (건조 후의 편광자의 중량) 과, 그 건조 후의 편광자로부터 실질적으로 수분을 제거한 후의 편광자의 중량 (완전 건조 후의 편광자의 중량) 을 각각 측정하고, 이하의 식에 각 중량을 대입하여 구해진다.
편광자의 수분율 = (건조 후의 편광자의 중량 - 완전 건조 후의 편광자의 중량)/건조 후의 편광자의 중량 × 100
본 발명은, 상기 오븐 출측에서의 상기 편광자의 두께가 20 ㎛ 이하인 경우에, 바람직하게 사용된다. 즉, 두께가 얇기 때문에, 과대한 장력이 발생함으로써 파단하기 쉬운 편광자에 대하여 바람직하게 사용된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 원반 필름을 이색성 물질로 염색함과 함께 1 축 연신하는 처리조와, 상기 처리조에서 처리된 원반 필름을 건조시켜 편광자를 제작하는 오븐과, 상기 편광자와 보호 필름을 첩합하는 첩합 롤과, 상기 처리조와 상기 첩합 롤 사이에 배치되고, 상기 편광자를 반송하는 제 1 텐션 컷 롤을 구비하는 편광 필름의 제조 장치로서, 상기 처리조와 상기 첩합 롤 사이에 그리고 상기 제 1 텐션 컷 롤의 하류측에 배치된 장력계와, 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 장력계로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록, 상기 제 1 텐션 컷 롤의 주속을 제어하는, 편광 필름의 제조 장치로서도 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 상기 장력계와, 상기 제어 장치를 구비하는, 상기 편광 필름의 제조 장치에 사용되는 제어 시스템으로서도 제공된다.
본 발명에 의하면, 오븐 출측에서의 편광자의 수분율이 낮아도, 처리조와 첩합 롤 사이에 있어서의 편광자의 반송을 안정화시키는 것이 가능하다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 편광 필름의 제조 방법을 적용하는 편광 필름의 제조 장치의 개략 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 편광 필름의 제조 장치 중, 제어 시스템에 관련되는 부분을 보다 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 3 은, 종래의 롤 투 롤 방식의 편광 필름의 제조 방법에서 사용되는 제조 장치 및 제어 시스템의 개략 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 편광 필름의 제조 장치 중, 제어 시스템에 관련되는 부분을 보다 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 3 은, 종래의 롤 투 롤 방식의 편광 필름의 제조 방법에서 사용되는 제조 장치 및 제어 시스템의 개략 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 편광 필름의 제조 방법, 편광 필름의 제조 장치 및 제어 시스템에 대하여 설명한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「하한치 X ∼ 상한치 Y」 로 나타내는 수치 범위는, 하한치 X 이상 상한치 Y 이하를 의미한다. 상기 수치 범위가 별개로 복수 기재되어 있는 경우, 임의의 하한치와 임의의 상한치를 선택하여, 「임의의 하한치 ∼ 임의의 상한치」 를 설정할 수 있는 것으로 한다.
또한, 각 도면은, 참고적으로 나타낸 것으로서, 각 도면에 나타낸 부재 등의 치수, 축척 및 형상은, 실제의 것과는 상이한 경우가 있는 것에 유의해야 한다.
또한, 이하의 설명에서는, 「편광 필름의 제조 방법」 및 「편광 필름의 제조 장치」 를, 각각 간단히 「제조 방법」 및 「제조 장치」 라고 하는 경우가 있다.
도 1 은, 본 실시형태에 관련된 편광 필름의 제조 방법을 적용하는 편광 필름의 제조 장치의 개략 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 2 는, 도 1 에 나타내는 편광 필름의 제조 장치 중, 본 실시형태에 관련된 제어 시스템에 관련되는 부분을 보다 구체적으로 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 2 에 나타내는 화살표는, 각 필름의 반송 방향을 의미한다.
도 1 또는 도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 제조 장치는, 편광자 (F1) 의 제조로부터 적어도 보호 필름 (F2) 을 접착하여 편광 필름 (F) 을 얻을 때까지의 일련의 공정을 1 개의 제조 라인 상에서 실시하는 롤 투 롤 방식의 제조 장치이다. 본 실시형태에 관련된 제조 장치는, 원반 필름 (F0) 을 이색성 물질로 염색함과 함께 1 축 연신하는 처리조 (2) 와, 처리조 (2) 에서 처리된 원반 필름 (F0) 을 건조시켜 편광자 (F1) 를 제작하는 오븐 (3) 과, 편광자 (F1) 와 보호 필름 (F2) 을 첩합하는 첩합 롤 (7) 과, 처리조 (2) 와 첩합 롤 (7) 사이에 배치되고, 편광자 (F1) 를 반송하는 제 1 텐션 컷 롤 (20) 을 구비하고 있다. 본 실시형태의 제 1 텐션 컷 롤 (20) 은, 복수 배치되어 있다. 구체적으로는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 텐션 컷 롤 (20) 로서, 하류측 (편광자 (F1) 의 반송 방향 하류측) 으로부터 순서대로, 3 개의 제 1 텐션 컷 롤 (20a ∼ 20c) 이 배치되어 있다. 본 실시형태의 제 1 텐션 컷 롤 (20) 은, 모두 닙 롤이다.
단, 본 발명은, 이것으로 한정하는 것이 아니고, 2 개 또는 4 개 이상의 제 1 텐션 컷 롤 (20) 이 배치되어 있어도 되고, 1 개의 제 1 텐션 컷 롤 (20) 만이 배치되어 있어도 된다. 또한, 제 1 텐션 컷 롤 (20) 이 석션 롤 등의 다른 형식의 롤이어도 된다.
또한, 본 실시형태에 관련된 제조 장치는, 처리조 (2) 와 첩합 롤 (7) 사이에 그리고 제 1 텐션 컷 롤 (20) 의 하류측에 배치된 장력계 (30) 를 구비하고 있다. 본 실시형태의 장력계 (30) 는, 복수 (제 1 텐션 컷 롤 (20) 과 동수) 배치되어 있다. 구체적으로는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 장력계 (30) 로서, 하류측으로부터 순서대로, 3 개의 장력계 (30a ∼ 30c) 가 배치되어 있다. 이것은, 제 1 텐션 컷 롤 (20) 이 3 개 배치되어 있기 때문이다. 보다 구체적으로는, 3 개의 장력계 (30a ∼ 30c) 가, 3 개의 제 1 텐션 컷 롤 (20a ∼ 20c) 과 교대로 배치되어 있다. 즉, 장력계 (30a) 는 제 1 텐션 컷 롤 (20a) 의 하류측에 배치되고, 장력계 (30b) 는 제 1 텐션 컷 롤 (20b) 의 하류측 (제 1 텐션 컷 롤 (20a) 의 상류측) 에 배치되고, 장력계 (30c) 는 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 하류측 (제 1 텐션 컷 롤 (20b) 의 상류측) 에 배치되어 있다.
장력계 (30) 로는, 예를 들어, 미소 변위 방식을 측정 원리로 하는 미츠비시 전기사 제조의 미세 편위 장력 검출기 「LX-100TD」 를 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 제조 장치는, 제어 장치 (40) 를 구비하고 있다. 제어 장치 (40) 는, 컴퓨터나 PLC (Programmable Logic Controller) 로 구성되어 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 제조 장치는, 처리조 (2) 의 출측에 배치된 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 회전수를 측정하는 인코더 (70) 를 구비하고 있다.
본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (100) 은, 이상에 서술한 장력계 (30), 제어 장치 (40) 및 인코더 (70) 를 구비하는 구성이다.
또한, 본 실시형태에 관련된 제조 장치는, 처리조 (2) 에 있어서 원반 필름 (F0) 을 반송하는 제 2 텐션 컷 롤 (60) 을 구비하고 있다. 본 실시형태의 제 2 텐션 컷 롤 (60) 은, 복수 배치되어 있다. 구체적으로는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 2 텐션 컷 롤 (60) 로서, 상류측 (원반 필름 (F0) 의 반송 방향 상류측) 으로부터 순서대로, 5 개의 제 2 텐션 컷 롤 (60a ∼ 60e) 이 배치되어 있다. 도시의 편의상, 도 2 에 있어서의 처리조 (2) 의 구성을 간략화하여 단일의 조와 같이 도시하고 있지만, 실제로는, 본 실시형태의 처리조 (2) 는, 상류측으로부터 순서대로, 팽윤 처리조, 염색 처리조, 가교 처리조, 연신 처리조, 세정 처리조로 구획된 5 개의 조로 구성되어 있고, 제 2 텐션 컷 롤 (60a) 은 팽윤 처리조의 입측에, 제 2 텐션 컷 롤 (60b) 은 염색 처리조의 입측에, 제 2 텐션 컷 롤 (60c) 은 가교 처리조의 입측에, 제 2 텐션 컷 롤 (60d) 은 연신 처리조의 입측에, 제 2 텐션 컷 롤 (60e) 은 세정 처리조의 입측에, 각각 배치되어 있다. 본 실시형태의 제 2 텐션 컷 롤 (60) 은, 모두 닙 롤이다.
단, 본 발명은, 이것에 한정하는 것이 아니고, 2 개, 3 개, 4 개 또는 6 개 이상의 제 2 텐션 컷 롤 (60) 이 배치되어 있어도 되고, 1 개의 제 2 텐션 컷 롤 (60) 만이 배치되어 있어도 된다. 또한, 제 2 텐션 컷 롤 (60) 이 석션 롤 등의 다른 형식의 롤이어도 된다.
본 실시형태에 관련된 제조 장치는, 이상에 설명한 구성 요소 이외에, 일반적인 편광 필름의 제조 장치가 구비하는 종래 공지된 각종 구성 요소를 구비하고 있다.
이상에 설명한 본 실시형태에 관련된 제조 장치를 사용하여 편광 필름 (F) 을 제조할 때에는, 먼저, 조출 롤 (1) 에 감긴 원반 필름 (F0) 을 조출하고, 처리조 (2) (본 실시형태에서는, 원반 필름 (F0) 의 반송 방향 상류측으로부터 순서대로, 팽윤 처리조, 염색 처리조, 가교 처리조, 연신 처리조, 세정 처리조로 구성된다) 내의 처리 욕에 침지시켜, 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질로 염색함과 함께 1 축 연신한다. 이어서, 오븐 (3) 으로 건조시킴으로써, 편광자 (F1) 를 얻는다. 편광자 (F1) 는, 특정한 1 개의 방향으로만 진동하는 광 (편광) 을 투과하고, 그 이외의 방향으로 진동하는 광을 차단하는 성질을 갖는 광학 소자이다. 본 실시형태의 편광자 (F1) 는, 유연한 필름상이다.
원반 필름 (F0) 은, 장척 띠상이다. 본 명세서에 있어서, 장척 띠상은, 길이 방향의 길이가 폭 방향 (길이 방향과 직교하는 방향) 의 길이보다 충분히 큰 장방 형상을 의미한다. 장척 띠상의 길이 방향의 길이는, 예를 들어, 10 m 이상이고, 바람직하게는 50 m 이상이다.
원반 필름 (F0) 으로는, 특별히 한정되지 않지만, 이색성 물질에 의한 염색성이 우수한 것으로부터, 바람직하게는, 친수성 폴리머 필름 (예를 들어, 폴리비닐알코올계 필름 등) 을 포함하는 필름이 이용되고, 보다 바람직하게는, 친수성 폴리머 필름이 사용된다. 친수성 폴리머 필름을 포함하는 필름으로는, 친수성 폴리머 필름과 비친수성 폴리머 필름이 적층된 필름을 들 수 있다. 이 경우, 비친수성 폴리머 필름의 표면 및/또는 이면에 친수성 폴리머 필름이 적층되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 비친수성 폴리머 필름의 표면 및/또는 이면에 적층되는 친수성 폴리머 필름은, 두께 수 ㎛ 정도의 얇은 막상이어도 된다.
친수성 폴리머 필름으로는, 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 필름을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 친수성 폴리머 필름으로는, 예를 들어, 폴리비닐알코올 (PVA) 계 필름, 부분 포르말화 PVA 계 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체계 필름, 이것들의 부분 비누화 필름 등을 들 수 있다. 또한, 이들 외에도, PVA 의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등의 폴리엔 배향 필름, 연신 배향된 폴리비닐렌계 필름 등도 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 특히 이색성 물질에 의한 염색성이 우수한 것으로부터, PVA 계 폴리머 필름이 바람직하다.
PVA 계 폴리머 필름의 원료 폴리머로는, 예를 들어, 아세트산비닐을 중합한 후에 비누화한 폴리머, 아세트산비닐에 대하여 소량의 불포화 카르복실산이나 불포화 술폰산 등의 공중합 가능한 모노머를 공중합한 폴리머, 등을 들 수 있다. PVA 계 폴리머의 중합도는, 특별히 한정되지 않지만, 물에 대한 용해도의 점 등으로부터, 500 ∼ 10000 이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 1000 ∼ 6000 이다. 또한, PVA 계 폴리머의 비누화도는, 75 몰％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 98 몰％ ∼ 100 몰％ 이다.
미처리의 원반 필름 (F0) 의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 15 ㎛ ∼ 110 ㎛ 이다.
본 실시형태의 처리조 (2) 는, 전술한 바와 같이, 원반 필름 (F0) 의 반송 방향 상류측으로부터 순서대로, 팽윤 처리조, 염색 처리조, 가교 처리조, 연신 처리조, 세정 처리조로 구성되어 있고, 각 조는, 예를 들어, 이하에 서술하는 구성을 갖는다.
＜팽윤 처리조＞
팽윤 처리조는, 팽윤 처리액이 수용된 처리조이다. 팽윤 처리액은, 원반 필름 (F0) 을 팽윤시킨다. 팽윤 처리액으로는, 예를 들어, 물을 사용할 수 있다. 추가로, 물에, 글리세린이나 요오드화칼륨 등의 요오드 화합물을 적당량 첨가한 물을 팽윤 처리액으로 해도 된다. 글리세린을 첨가하는 경우, 그 농도는 5 중량％ 이하가 바람직하고, 요오드화칼륨 등의 요오드 화합물을 첨가하는 경우, 그 농도는 10 중량％ 이하가 바람직하다.
＜염색 처리조＞
염색 처리조는, 염색 처리액이 수용된 처리조이다. 염색 처리액은, 원반 필름 (F0) 을 염색한다. 염색 처리액으로는, 유효 성분으로서 이색성 물질을 포함하는 용액을 들 수 있다. 이색성 물질로는, 요오드, 유기 염료 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 염색 처리액으로서, 요오드를 용매에 용해시킨 용액을 사용할 수 있다. 용매로는, 물이 일반적으로 사용되지만, 물과 상용성이 있는 유기 용매가 추가로 첨가되어도 된다. 염색 처리액 중의 요오드의 농도로는, 특별히 한정되지 않지만, 0.01 중량％ ∼ 10 중량％ 인 것이 바람직하고, 0.02 중량％ ∼ 7 중량％ 의 범위가 보다 바람직하고, 0.025 중량％ ∼ 5 중량％ 인 것이 더욱 바람직하다. 염색 효율을 보다 더욱 향상시키기 위해서, 필요에 따라, 염색 처리액에 요오드 화합물을 첨가해도 된다. 요오드 화합물은, 분자 내에 요오드와 요오드 이외의 원소를 포함하는 화합물로서, 예를 들어, 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티탄 등을 들 수 있다.
＜가교 처리조＞
가교 처리조는, 가교 처리액이 수용된 처리조이다. 가교 처리액은, 염색된 원반 필름 (F0) 을 가교한다. 가교 처리액으로는, 유효 성분으로서 붕소 화합물을 포함하는 용액을 사용할 수 있다. 예를 들어, 가교 처리액으로는, 붕소 화합물을 용매에 용해시킨 용액을 사용할 수 있다. 용매로는, 물이 일반적으로 사용되지만, 물과 상용성이 있는 유기 용매가 추가로 첨가되어도 된다. 붕소 화합물로는, 붕산, 붕사 등을 들 수 있다. 가교 처리액 중의 붕소 화합물의 농도로는, 특별히 한정되지 않지만, 1 중량％ ∼ 10 중량％ 인 것이 바람직하고, 2 중량％ ∼ 7 중량％ 가 보다 바람직하고, 2 중량％ ∼ 6 중량％ 인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 균일한 광학 특성을 갖는 편광자가 얻어지는 것으로부터, 필요에 따라, 가교 처리액에 요오드 화합물을 첨가해도 된다.
＜연신 처리조＞
연신 처리조는, 연신 처리액이 수용된 처리조이다.
연신 처리액은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 유효 성분으로서 붕소 화합물을 포함하는 용액을 사용할 수 있다. 연신 처리액으로는, 예를 들어, 붕소 화합물, 및 필요에 따라, 각종 금속염, 아연 화합물 등을 용매에 용해시킨 용액을 사용할 수 있다. 용매로는, 물이 일반적으로 사용되지만, 물과 상용성이 있는 유기 용매가 추가로 첨가되어도 된다. 연신 처리액 중의 붕소 화합물의 농도로는, 특별히 한정되지 않지만, 1 중량％ ∼ 10 중량％ 인 것이 바람직하고, 2 중량％ ∼ 7 중량％ 가 보다 바람직하다. 필름에 흡착시킨 요오드의 용출을 억제하는 관점에서, 필요에 따라, 연신 처리액에, 요오드 화합물을 첨가해도 된다.
＜세정 처리조＞
세정 처리조는, 세정 처리액이 수용된 처리조이다. 세정 처리액은, 연신 후의 원반 필름 (F0) 을 세정한다. 세정 처리액은, 원반 필름 (F0) 에 부착한 염색 처리액이나 가교 처리액 등의 처리액을 세정하기 위한 처리액이다. 세정 처리액으로는, 대표적으로는, 이온 교환수, 증류수, 순수 등의 물이 사용된다.
오븐 (3) 은, 이상에 설명한 처리조 (2) 를 구성하는 세정 처리조의 하류측에 형성되어 있다. 오븐 (3) 은, 처리 후의 필름을 건조시키기 위해서 형성되어 있다.
또한, 본 실시형태의 처리조 (2) 는, 팽윤 처리조, 염색 처리조, 가교 처리조, 연신 처리조 및 세정 처리조를 갖지만, 이들 중 1 개 또는 2 개의 처리조를 생략해도 된다. 다른 한편, 처리조 (2) 는, 조정 처리조 (도시 생략) 를 추가로 가지고 있어도 된다. 조정 처리조는, 조정 처리액이 수용된 처리조이다. 이 조정 처리조는, 가교 처리조와 연신 처리조 사이, 또는, 연신 처리조와 세정 처리조 사이에 형성된다. 조정 처리액은, 필름의 색상 조정 등을 위한 용액으로, 유효 성분으로서 요오드 화합물을 포함하는 용액을 사용할 수 있다.
세정 후의 원반 필름 (F0) 을 오븐 (3) 으로 건조시켜 얻어지는 필름이, 편광자 (F1) 이다.
오븐 (3) 출측에서의 편광자 (F1) 의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 20 ㎛ 이하인 경우에, 본 실시형태에 관련된 제조 방법이 바람직하게 사용된다.
또한, 오븐 (3) 출측에서의 편광자 (F1) 의 수분율은, 특별히 한정되지 않지만, 15 ％ 이하인 경우에, 본 실시형태에 관련된 제조 방법이 바람직하게 사용된다. 예를 들어, 오븐 (3) 에서의 건조 온도가 60 ℃ 이상이고, 건조 시간이 30 초 이상인 경우에, 오븐 (3) 출측에서의 편광자 (F1) 의 수분율이 15 ％ 이하가 되기 쉽다.
또한, 본 발명이 바람직하게 사용되는 편광자 (F1) 로는, 필름 단층으로 연신하여 얻어지는 편광자에 한정하는 것이 아니고, 기재에 PVA 계 수지를 도공한 적층 필름을 연신하여 얻어지는 편광자도 들 수 있다.
상기의 편광자로는, 대표적으로는, 일본 공개특허공보 소51-069644호, 일본 공개특허공보 2000-338329호, 국제 공개 제2010/100917호, 일본 공개특허공보 2014-059328호, 일본 공개특허공보 2012-73563호에 기재되어 있는 박형 편광막을 들 수 있다. 이들 박형 편광막은, PVA 계 수지층과 연신용 수지 기재를 적층체의 상태로 연신하는 공정과 염색하는 공정을 포함하는 제법에 의해 얻을 수 있다. 이 제법이면, PVA 계 수지층이 얇아도, 연신용 수지 기재에 지지되어 있음으로써, 연신에 의한 파단 등의 문제 없이 연신하는 것이 가능해진다.
이어서, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 편광자 (F1) 의 양면에 도공기 (6) 로 활성 에너지선 경화형 접착제를 도공한다. 본 실시형태에서는, 도공기 (6) 로서, 그라비아 코터가 이용되고 있다. 또한, 조출 롤 (5) 로부터 조출된 보호 필름 (F2) 의 편면에 도공기 (6) 로 활성 에너지선 경화형 접착제를 도공한다. 그리고, 첩합 롤 (7) 에 의해, 접착제가 도공된 보호 필름 (F2) 을, 접착제가 도공된 편광자 (F1) 의 양면에 첩합한다.
도공기 (6) 로 도공하는 접착제로는, 활성 에너지선 경화형 접착제가 사용된다.
활성 에너지선 경화형 접착제로는, 종래 공지된 것을 사용할 수 있다. 활성 에너지선 경화형 접착제는, 일반적으로, 활성 에너지선 경화성 성분 및 중합 개시제를 포함하고, 필요에 따라, 각종 첨가제를 포함한다.
활성 에너지선 경화성 성분은, 전자선 경화성, 자외선 경화성, 가시광선 경화성으로 크게 나눌 수 있다. 또한, 활성 에너지선 경화성 성분은, 경화의 메커니즘의 관점에서는, 라디칼 중합성 화합물과 카티온 중합성 화합물로 크게 나눌 수 있다.
라디칼 중합성 화합물로는, (메트)아크릴로일기, 비닐기 등의 탄소-탄소 이중 결합의 라디칼 중합성의 관능기를 갖는 화합물을 들 수 있다. 또한, 단관능 라디칼 중합성 화합물 또는 2 관능 이상의 다관능 라디칼 중합성 화합물의 어느 것도 사용할 수 있다. 또한, 이들 라디칼 중합성 화합물은, 1 종 단독으로 또는 2 종 이상을 병용해도 된다. 라디칼 중합성 화합물로는, (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물이 바람직하고, 예를 들어, (메트)아크릴아미드기를 갖는 (메트)아크릴아미드 유도체, (메트)아크릴로일옥시기를 갖는 (메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
활성 에너지선 경화형 접착제로서 라디칼 중합성 화합물을 사용하는 경우의 중합 개시제는, 활성 에너지선에 따라 적절히 선택된다. 자외선 또는 가시광선에 의해 접착제를 경화시키는 경우에는, 자외선 개열 또는 가시광선 개열의 중합 개시제가 사용된다. 이와 같은 중합 개시제로는, 예를 들어, 벤조페논계 화합물, 방향족 케톤 화합물, 아세토페논계 화합물, 방향족 케탈계 화합물, 방향족 술포닐클로라이드계 화합물, 티오크산톤계 화합물 등을 들 수 있다.
카티온 중합성 화합물로는, 분자 내에 카티온 중합성 관능기를 1 개 갖는 단관능 카티온 중합성 화합물, 분자 내에 카티온 중합성 관능기를 2 개 이상 갖는 다관능 카티온 중합성 화합물 등을 들 수 있다. 카티온 중합성 관능기로는, 에폭시기, 옥세타닐기, 비닐에테르기 등을 들 수 있다. 에폭시기를 갖는 카티온 중합성 화합물로는, 지방족 에폭시 화합물, 지환식 에폭시 화합물, 방향족 에폭시 화합물 등을 들 수 있다. 옥세타닐기를 갖는 카티온 중합성 화합물로는, 3-에틸-3-하이드록시메틸옥세탄, 1,4-비스[(3-에틸-3-옥세타닐)메톡시메틸]벤젠, 3-에틸-3-(페녹시메틸)옥세탄 등을 들 수 있다. 비닐에테르기를 갖는 카티온 중합성 화합물로는, 2-하이드록시에틸비닐에테르, 디에틸렌글리콜모노비닐에테르, 4-하이드록시부틸비닐에테르 등을 들 수 있다.
활성 에너지선 경화형 접착제로서 카티온 중합성 화합물을 사용하는 경우, 카티온 중합 개시제가 배합된다. 이 카티온 중합 개시제는, 가시광선, 자외선, 전자선 등의 활성 에너지선의 조사에 의해, 카티온종 또는 루이스산을 발생하고, 카티온 중합성 화합물의 에폭시기 등과 중합 반응을 개시한다. 카티온 중합 개시제로는, 광 산 발생제와 광 염기 발생제를 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 380 ㎚ ∼ 450 ㎚ 의 가시광선을 포함하는 광으로 경화하는 활성 에너지선 경화형 접착제를 사용할 수도 있다. 이 경우, 라디칼 중합성 화합물과 중합 개시제를 포함하는 활성 에너지선 경화형 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 활성 에너지선 경화형 접착제는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2018-092186호에 개시되어 있고, 본 발명의 활성 에너지선 경화형 접착제로서, 상기 공보에 기재된 활성 에너지선 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 본 명세서에 있어서는, 지면의 형편 상, 상기 공보의 기재를 전기하는 것을 생략하지만, 상기 공보의 접착제에 관한 기재를 본 명세서에 그대로 받아들이는 것으로 한다.
접착제의 도공 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 지나치게 작으면, 필름의 접착 강도가 저하하고, 지나치게 크면, 편광 필름 (F) 의 두께가 상대적으로 지나치게 커진다. 이러한 관점에서, 편광자 (F1) 및 보호 필름 (F2) 에 대한 접착제의 도공 두께는, 각각 독립적으로, 0.1 ㎛ ∼ 5 ㎛ 인 것이 바람직하다.
또한, 도공 개시시의 접착제의 점도는, 특별히 한정되지 않지만, 지나치게 작거나 또는 크면, 도공 개시시부터 접착제의 접착성의 저하를 일으킨다. 이러한 관점에서, 접착제는, 도공 개시시의 25 ℃ 에서의 점도가 1 mPa·s ∼ 100 mPa·s 로 조정되어 있는 것이 바람직하고, 도공 개시시의 25 ℃ 에서의 점도가 10 mPa·s ∼ 50 mPa·s 로 조정되어 있는 것이 보다 바람직하고, 15 mPa·s ∼ 45 mPa·s 로 조정되어 있는 것이 특히 바람직하다.
보호 필름 (F2) 은, 장척 띠상이다. 또한, 보호 필름 (F2) 은, 편광자 (F1) 보다 친수성이 낮은 (소수성을 갖는) 필름이다. 보호 필름 (F2) 으로는, 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차단성, 등방성 등이 우수한 것이 바람직하다. 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 폴리머, 디아세틸셀룰로오스나 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 폴리머, 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체 (AS 수지) 등의 스티렌계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머 등을 들 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌·프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀계 폴리머, 염화비닐계 폴리머, 나일론이나 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 폴리머, 이미드계 폴리머, 술폰계 폴리머, 폴리에테르술폰계 폴리머, 폴리에테르에테르케톤계 폴리머, 폴리페닐렌술파이드계 폴리머, 비닐알코올계 폴리머, 염화비닐리덴계 폴리머, 비닐부티랄계 폴리머, 아릴레이트계 폴리머, 폴리옥시메틸렌계 폴리머, 에폭시계 폴리머, 또는 상기 폴리머의 블렌드물 등도 보호 필름 (F2) 을 형성하는 폴리머의 예로서 들 수 있다. 보호 필름 (F2) 중에는 임의의 적절한 첨가제가 1 종류 이상 포함되어 있어도 된다. 첨가제로는, 예를 들어, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 활제, 가소제, 이형제, 착색 방지제, 난연제, 핵제, 대전 방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다. 보호 필름 (F2) 중의 상기 열 가소성 수지의 함유량은, 바람직하게는 50 ∼ 100 중량％, 보다 바람직하게는 50 ∼ 99 중량％, 더욱 바람직하게는 60 ∼ 98 중량％, 특히 바람직하게는 70 ∼ 97 중량％ 이다. 보호 필름 (F2) 중의 상기 열 가소성 수지의 함유량이 50 중량％ 이하인 경우, 열 가소성 수지가 본래 갖는 고투명성 등을 충분히 발현할 수 없을 우려가 있다.
또한, 보호 필름 (F2) 으로는, 일본 공개특허공보 2001-343529호에 기재된 폴리머 필름, 예를 들어, (A) 측사슬에 치환 및/또는 비치환 이미드기를 갖는 열 가소성 수지와, 측사슬에 치환 및/또는 비치환 페닐 그리고 니트릴기를 갖는 열 가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 들 수 있다. 구체예로는, 이소부틸렌과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 함유하는 수지 조성물의 필름을 들 수 있다. 필름으로는, 수지 조성물의 혼합 압출품 등으로 이루어지는 필름을 사용할 수 있다. 이들 필름은 위상차가 작고, 광 탄성 계수가 작기 때문에 편광 필름 (F) 의 변형에 의한 불균일 등의 문제를 해소할 수 있고, 또한 투습도가 작기 때문에, 가습 내구성이 우수하다.
이어서, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 활성 에너지선 조사 장치 (8) 로부터 편광자 (F1) 및 보호 필름 (F2) 사이의 접착제에 활성 에너지선을 조사하여 경화시킨 후, 오븐 (9) 으로 건조시킨다. 활성 에너지선은, 활성 에너지선 경화형 접착제의 경화성에 따라 적절히 선택된다. 활성 에너지선으로는, 전자선, 자외선, 가시광선 등을 들 수 있다. 마지막으로, 양면에 보호 필름 (F2) 이 첩합된 편광자 (F1) 의 편면에, 조출 롤 (10) 로부터 조출된 장척 띠상의 표면 보호 필름 (F3) 을 첩합 롤 (11) 에 의해 첩합함으로써, 장척 띠상의 편광 필름 (F) 이 얻어진다. 얻어진 편광 필름 (F) 은, 권취 롤 (12) 로 권취된다.
또한, 도 1 에 나타내는 예에서는, 편광자 (F1) 및 보호 필름 (F2) 의 쌍방에 활성 에너지선 경화형 접착제를 도공하고 있지만, 편광자 (F1) 의 양면에만 접착제를 도공하는 것도 가능하다. 이 경우, 도 1 에 나타내는 합계 4 대의 도공기 (6) 중, 도 1 의 하측 (편광자 (F1) 의 반송 방향 하류측) 2 대의 도공기 (6) 는 불필요하다. 또한, 보호 필름 (F2) 의 편면에만 접착제를 도공하는 것도 가능하다. 이 경우, 도 1 에 나타내는 합계 4 대의 도공기 (6) 중, 도 1 의 상측 (편광자 (F1) 의 반송 방향 상류측) 2 대의 도공기 (6) 는 불필요하다. 또한, 도 1 에 나타내는 예에서는, 편광자 (F1) 의 양면에 보호 필름 (F2) 을 첩합하고 있기 때문에, 도공기 (6) 를 도 1 의 좌우로 1 쌍 배치하고, 활성 에너지선 조사 장치 (8) 를 좌우로 1 쌍 배치하고 있지만, 편광자 (F1) 의 편면에만 보호 필름 (F2) 을 첩합하는 경우에는, 도공기 (6) 및 활성 에너지선 조사 장치 (8) 는, 도 1 의 좌우 어느 쪽에 1 대만 배치해도 된다.
이하, 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (100) 의 동작에 대하여 설명한다.
제어 시스템 (100) 이 구비하는 제어 장치 (40) 는, 장력계 (30) 로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록, 제 1 텐션 컷 롤 (20) 의 주속을 제어한다 (본 발명의 제 1 제어 공정에 상당). 구체적으로는, 편광 필름 (F) 을 제조하고 있는 동안, 장력계 (30) 는, 항상 편광자 (F1) 의 장력을 측정하여, 제어 장치 (40) 에 출력한다. 그리고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (40) 는, 가장 하류측에 배치된 장력계 (30a) 로부터 입력된 장력 (Ta) 이 미리 정해진 값이 되도록, 제 1 텐션 컷 롤 (20a) 의 주속을 제어 (장력 일정 제어) 한다. 구체적으로는, 제어 장치 (40) 는, 입력된 장력 (Ta) 이 미리 정해져 제어 장치 (40) 에 기억된 값보다 작은 경우에는, 제 1 텐션 컷 롤 (20a) 의 주속이 현시점보다 큰 주속 (P1a) 이 되도록, 제 1 텐션 컷 롤 (20a) 의 구동부 (도시 생략의 모터 등) 에 제어 신호를 송신한다. 반대로, 입력된 장력 (Ta) 이 미리 정해져 제어 장치 (40) 에 기억된 값보다 큰 경우에는, 제 1 텐션 컷 롤 (20a) 의 주속이 작은 주속 (P1a) 이 되도록, 제 1 텐션 컷 롤 (20a) 의 구동부에 제어 신호를 송신한다.
이어서, 제어 장치 (40) 는, 장력계 (30a) 보다 상류측에 배치된 바로 근처의 장력계 (30b) 로부터 입력된 장력 (Tb) 이 미리 정해진 값이 되도록, 제 1 텐션 컷 롤 (20b) 의 주속을 제어 (장력 일정 제어) 한다. 구체적으로는, 제어 장치 (40) 는, 입력된 장력 (Tb) 이 미리 정해져 제어 장치 (40) 에 기억된 값보다 작은 경우에는, 제 1 텐션 컷 롤 (20b) 의 주속이 현시점보다 큰 주속 (P1b) 이 되도록, 제 1 텐션 컷 롤 (20b) 의 구동부 (도시 생략의 모터 등) 에 제어 신호를 송신한다. 반대로, 입력된 장력 (Tb) 이 미리 정해져 제어 장치 (40) 에 기억된 값보다 큰 경우에는, 제 1 텐션 컷 롤 (20b) 의 주속이 작은 주속 (P1b) 이 되도록, 제 1 텐션 컷 롤 (20b) 의 구동부에 제어 신호를 송신한다.
마지막으로, 제어 장치 (40) 는, 가장 상류측에 배치된 장력계 (30c) 로부터 입력된 장력 (Tc) 이 미리 정해진 값이 되도록, 처리조 (2) 의 출측에 배치된 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 주속을 제어 (장력 일정 제어) 한다. 구체적으로는, 제어 장치 (40) 는, 입력된 장력 (Tc) 이 미리 정해져 제어 장치 (40) 에 기억된 값보다 작은 경우에는, 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 주속이 현시점보다 큰 주속 (P1c) 이 되도록, 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 구동부 (도시 생략의 모터 등) 에 제어 신호를 송신한다. 반대로, 입력된 장력 (Tc) 이 미리 정해져 제어 장치 (40) 에 기억된 값보다 큰 경우에는, 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 주속이 작은 주속 (P1c) 이 되도록, 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 구동부에 제어 신호를 송신한다.
이상과 같이, 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (100) 은, 제 1 제어 공정에 있어서, 제 1 텐션 컷 롤 (20) 의 하류측에 배치된 장력계 (30) 로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록, 제 1 텐션 컷 롤 (20) 의 주속을 제어한다. 즉, 실제로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록 제 1 텐션 컷 롤 (20) 의 주속을 제어하기 때문에, 오븐 (3) 출측에서의 편광자 (F1) 의 수분율이 낮아도, 편광자 (F1) 에 실제로 발생하는 장력의 변동이 작아져, 편광자 (F1) 의 반송을 안정화시키는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (100) 은, 제 1 제어 공정에 있어서, 가장 하류측에 배치된 장력계 (30a) 및 제 1 텐션 컷 롤 (20a) 의 조합에 의한 주속 (P1a) 의 제어를 실행한 후, 가장 상류측에 배치된 장력계 (30c) 및 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 조합에 의한 주속 (P1c) 의 제어까지, 순차적으로 상류측에 배치된 조합을 향하여 주속의 제어를 실행한다. 이 때문에, 제어가 발산하지 않고, 안정적인 주속의 제어가 가능하다.
본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (100) 은, 이상에 설명한 제 1 제어 공정을 실행한 후, 처리조 (2) 의 출측에 배치된 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 주속을 측정하고, 측정한 제 1 텐션 컷 롤의 주속 (P1c') 과 제 2 텐션 컷 롤 (60) 의 주속의 비율이 미리 정해진 값이 되도록, 제 2 텐션 컷 롤 (60) 의 주속을 제어한다 (본 발명의 제 2 제어 공정에 상당). 구체적으로는, 편광 필름 (F) 을 제조하고 있는 동안, 인코더 (70) 는, 항상 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 회전수를 측정하여, 제어 장치 (40) 에 출력한다. 제어 장치 (40) 는, 입력된 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 회전수와, 미리 기억된 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 외경에 기초하여, 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 주속 (P1c') 을 연산한다. 그리고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (40) 는, 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 주속 (P1c') 과 제 2 텐션 컷 롤 (60) 의 주속의 비율이 미리 정해진 값이 되도록, 제 2 텐션 컷 롤 (60) 의 주속을 제어 (비율 일정 제어) 한다. 구체적으로는, 제 2 텐션 컷 롤 (60a) 의 주속을 P2a, 제 2 텐션 컷 롤 (60b) 의 주속을 P2b, 제 2 텐션 컷 롤 (60c) 의 주속을 P2c, 제 2 텐션 컷 롤 (60d) 의 주속을 P2d, 제 2 텐션 컷 롤 (60e) 의 주속을 P2e 라고 하면, 제어 장치 (40) 는, P2a/P1c' = β1, P2b/P1c' = β2, P2c/P1c' = β3, P2d/P1c' = β4, P2e/P1c' = β5 (β1, β2, β3, β4, β5 는 소정 정수) 가 되도록, 주속 (P2a, P2b, P2c, P2d 및 P2e) 을 결정하고, 각 주속 (P2a ∼ P2e) 으로 제 2 텐션 컷 롤 (60a ∼ 60e) 이 각각 회전하도록, 제 2 텐션 컷 롤 (60a ∼ 60e) 의 구동부 (도시 생략의 모터 등) 에 제어 신호를 송신한다.
본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (100) 은, 제 1 제어 공정에 있어서, 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 주속을 장력 일정 제어로 제어하기 때문에, 처리조 (2) 의 출측에 배치된 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 주속은, 종래와 같이 비율 일정 제어로 제어하는 경우와 달리, 일정이 아니라 변동한다.
그리고, 본 실시형태에 관련된 제어 시스템 (100) 은, 제 2 제어 공정에 있어서, 기본적으로는, 처리조 (2) 의 출측에 배치된 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 이 측정한 주속 (P1c') 과 제 2 텐션 컷 롤 (60) 의 주속의 비율이 미리 정해진 값이 되도록, 제 2 텐션 컷 롤 (60) 의 주속을 제어한다, 즉, 비율 일정 제어를 실행하게 된다. 그러나, 비율의 기준이 되는 처리조 (2) 의 출측에 배치된 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 주속으로서, 실제로 측정한 주속 (P1c') 을 사용하기 때문에, 상기와 같이, 처리조 (2) 의 출측에 배치된 제 1 텐션 컷 롤 (20c) 의 주속 (P1c') 이 변동했다고 해도, 비율 일정 제어를 적절히 실행할 수 있고, 미리 정해진 소정 연신 배율로 원반 필름 (F0) 을 연신하는 것이 가능하다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 설명하여, 본 발명을 더욱 상세히 서술한다. 단, 본 발명은, 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
＜실시예＞
원반 필름 (F0) 으로서, 평균 중합도 2400, 비누화도 99.9 몰％ 의 두께 45 ㎛ 의 폴리비닐알코올 필름 (쿠라레사 제조 VF-PS-4500) 을 이용하여, 처리조 (2) 에서 처리를 실시하였다. 구체적으로는, 처리조 (2) 에 있어서, 30 ℃ 의 온수 중에 60 초간 침지하여 팽윤시켰다. 이어서, 요오드/요오드화칼륨 (중량비 = 0.5/8) 의 농도 0.3 ％ 의 수용액에 침지시키고, 3.5 배까지 연신시키면서 필름을 염색하였다. 그 후, 65 ℃ 의 붕산에스테르 수용액 중에서, 토탈의 연신 배율이 6 배가 되도록 연신을 실시하였다. 이상의 처리를 처리조 (2) 에서 실시한 후에, 오븐 (3) 으로, 건조 온도 40 ℃ 에서 3 분간 건조를 실시하여, 두께 18 ㎛ 의 PVA 계 편광자 (F1) 를 얻었다.
이 편광자 (F1) 의 오븐 (3) 출측에서의 수분율을 측정한 결과 14 ％ 였다.
편광자 (F1) 의 수분율은, 다음과 같이 하여 측정하였다.
장치 가동으로부터 약 60 분 후에, 오븐 (3) 으로부터 나온 직후의 편광자 (F1) 의 임의의 지점을 정방형상으로 잘라내어 샘플편을 얻었다. 잘라낸 샘플편의 중량을 표준 상태하에서 신속하게 측정하였다. 그 후, 그 샘플편을 가열 오븐을 사용하여 120 ℃ 에서 2 시간, 강제 건조시킨 후, 그 샘플편의 중량을 표준 상태하에서 신속하게 측정하였다. 또한, 이 강제 건조에 의해, 샘플편에 포함되는 수분은 거의 없어져 있는 것으로 생각된다.
강제 건조 전의 샘플편의 중량 (건조 후의 편광자 (F1) 의 중량) 과 강제 건조 후의 샘플편의 중량 (완전 건조 후의 편광자 (F1) 의 중량) 을, 이하의 식에 대입함으로써, 편광자 (F1) 의 수분율을 구하였다.
편광자 (F1) 의 수분율 = (건조 후의 편광자 (F1) 의 중량 - 완전 건조 후의 편광자 (F1) 의 중량)/건조 후의 편광자 (F1) 의 중량 × 100
실시예에서는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 편광자 (F1) 를 반송할 때에, 처리조 (2) 와 첩합 롤 (7) 사이에서 그리고 제 1 텐션 컷 롤 (20) 의 하류측에 배치된 장력계 (30) 로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록, 제 1 텐션 컷 롤 (20) 의 주속을 제어하는 장력 일정 제어를 실시하고, 편광자 (F1) 의 파단의 유무를 조사하였다. 또한, 도 2 에 나타내는 장력계 (30a) 로 측정한 장력의 변동을 조사하였다. 또한, 장력계 (30b, 30c) 로 장력의 변동을 측정했다고 해도, 그 변동량은 장력계 (30a) 로 측정하는 경우와 동일한 정도이다.
＜비교예＞
비교예에서는, 편광자 (F1) 를 반송할 때에, 첩합 롤 (7) 의 주속과, 처리조 (2) 와 첩합 롤 (7) 사이에 배치된 제 1 텐션 컷 롤 (20) 의 주속의 비율이 미리 정해진 값이 되도록, 제 1 텐션 컷 롤 (20) 의 주속을 제어하는 비율 일정 제어를 실시한 점을 제외하고, 실시예와 동일한 조건으로, 편광자 (F1) 의 파단의 유무와, 장력계 (30a) 로 측정한 장력의 변동을 조사하였다.
상기 시험의 결과를 표 1 에 나타낸다.
표 1 에 나타내는 바와 같이, 비교예에서는, 장력 변동이 매우 커서, 반송 개시로부터 1 시간 이내에 편광자 (F1) 의 파단이 발생하였다.
이에 반하여, 실시예에서는 장력 변동이 작아, 편광자 (F1) 의 파단은 발생하지 않았다.
F0 ; 원반 필름
F1 ; 편광자
F2 ; 보호 필름
F ; 편광 필름
2 ; 처리조
3 ; 오븐
7 ; 첩합 롤
20, 20a, 20b, 20c ; 제 1 텐션 컷 롤
30, 30a, 30b, 30c ; 장력계
40 ; 제어 장치
60, 60a, 60b, 60c, 60d, 60e ; 제 2 텐션 컷 롤
70 ; 인코더
100 ; 제어 시스템
F1 ; 편광자
F2 ; 보호 필름
F ; 편광 필름
2 ; 처리조
3 ; 오븐
7 ; 첩합 롤
20, 20a, 20b, 20c ; 제 1 텐션 컷 롤
30, 30a, 30b, 30c ; 장력계
40 ; 제어 장치
60, 60a, 60b, 60c, 60d, 60e ; 제 2 텐션 컷 롤
70 ; 인코더
100 ; 제어 시스템
Claims (7)
- 원반 필름을 처리조에 있어서 이색성 물질로 염색함과 함께 1 축 연신한 후, 오븐으로 건조시켜 편광자를 제작하고, 첩합 롤로 상기 편광자와 보호 필름을 첩합하여 편광 필름을 제조하는 방법으로서,
상기 처리조와 상기 첩합 롤 사이에, 상기 편광자를 반송하는 제 1 텐션 컷 롤을 배치함과 함께, 상기 처리조와 상기 첩합 롤 사이에 그리고 상기 제 1 텐션 컷 롤의 하류측에 장력계를 배치하고,
상기 장력계로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록, 상기 제 1 텐션 컷 롤의 주속을 제어하는 제 1 제어 공정을 포함하는,
편광 필름의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 처리조와 상기 첩합 롤 사이에, 상기 장력계 및 상기 제 1 텐션 컷 롤을 교대로 복수 배치하고,
상기 제 1 제어 공정에 있어서, 가장 하류측에 배치된 상기 장력계 및 상기 제 1 텐션 컷 롤의 조합에 의한 주속의 제어를 실행한 후, 상기 가장 하류측에 배치된 조합보다 상류측에 배치된 상기 장력계 및 상기 제 1 텐션 컷 롤의 조합에 의한 주속의 제어를 상류측을 향하여 순차적으로 실행하는,
편광 필름의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 처리조의 출측에 상기 제 1 텐션 컷 롤을 배치함과 함께, 상기 처리조에 있어서 상기 원반 필름을 반송하는 제 2 텐션 컷 롤을 배치하고,
상기 제 1 제어 공정을 실행한 후, 상기 처리조의 출측에 배치된 상기 제 1 텐션 컷 롤의 주속을 측정하고, 상기 측정한 상기 제 1 텐션 컷 롤의 주속과 상기 제 2 텐션 컷 롤의 주속의 비율이 미리 정해진 값이 되도록, 상기 제 2 텐션 컷 롤의 주속을 제어하는 제 2 제어 공정을 포함하는,
편광 필름의 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오븐 출측에서의 상기 편광자의 수분율이 15 ％ 이하인,
편광 필름의 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오븐 출측에서의 상기 편광자의 두께가 20 ㎛ 이하인,
편광 필름의 제조 방법. - 원반 필름을 이색성 물질로 염색함과 함께 1 축 연신하는 처리조와, 상기 처리조에서 처리된 원반 필름을 건조시켜 편광자를 제작하는 오븐과, 상기 편광자와 보호 필름을 첩합하는 첩합 롤과, 상기 처리조와 상기 첩합 롤 사이에 배치되고, 상기 편광자를 반송하는 제 1 텐션 컷 롤을 구비하는 편광 필름의 제조 장치로서,
상기 처리조와 상기 첩합 롤 사이에 그리고 상기 제 1 텐션 컷 롤의 하류측에 배치된 장력계와,
제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 장력계로 측정한 장력이 미리 정해진 값이 되도록, 상기 제 1 텐션 컷 롤의 주속을 제어하는,
편광 필름의 제조 장치. - 상기 장력계와,
상기 제어 장치를 구비하는,
제 6 항에 기재된 편광 필름의 제조 장치에 사용되는 제어 시스템.
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| KR1020227000473A KR102604343B1 (ko) | 2019-11-19 | 2020-07-28 | 편광 필름의 제조 방법, 편광 필름의 제조 장치 및 제어 시스템 |
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