KR20230121786A - 폴리비닐알코올 필름 및 그것을 사용한 편광 필름 그리고편광판 - Google Patents

Abstract

LCD 의 고투과화에 있어서도, 연신 가공했을 때의 편광판의 불균일이 시인되기 어려운 PVA 필름 및 이와 같은 PVA 필름을 사용한 편광 필름 그리고 편광판을 제공한다.
필름 표면의 임의의 점 F₀ 의 막두께 프로파일을 F₀(x), F₀ 으로부터 TD 방향으로 -100 mm 의 점의 막두께 프로파일을 F_-100(x), F₀ 으로부터 TD 방향으로 -200 mm 의 점의 막두께 프로파일을 F_-200(x), F₀ 으로부터 TD 방향으로 +100 mm 의 점의 막두께 프로파일을 F₊₁₀₀(x), F₀ 으로부터 TD 방향의 +200 mm 의 점의 막두께 프로파일을 F₊₂₀₀(x) 로 한 경우에, 각각의 막두께 프로파일의 MD 방향의 경사치인 F'₀(x), F'_-100(x), F'_-200(x), F'₊₁₀₀(x) 및 F'₊₂₀₀(x) 의 MD 방향의 평균으로 나타내는 평균 경사치가 0.02 이하이고, F'₀(x) 가 극소치를 나타내는 점을 C_n (n = 1, 2, 3…) 으로 한 경우의 ｜F'_-100(C_n)－F'₀(C_n)｜, ｜F'_-200(C_n)－F'₀(C_n)｜, ｜F'₊₁₀₀(C_n)－F'₀(C_n)｜, 및 ｜F'₊₂₀₀(C_n)－F'₀(C_n)｜ 의 평균치로 정의되는 위상 파라미터가 0.015 이상인, 폴리비닐알코올 필름.

Description

폴리비닐알코올 필름 및 그것을 사용한 편광 필름 그리고 편광판

본 발명은, 폴리비닐알코올 필름 및 그것을 사용한 편광 필름 그리고 편광판에 관한 것이다.

광의 투과 및 차폐 기능을 갖는 편광판은, 광의 편광 상태를 변화시키는 액정과 함께 액정 디스플레이 (LCD) 의 기본적인 구성 요소이다. LCD 는, 전자식 탁상 계산기 및 손목 시계 등의 소형 기기, 노트북 컴퓨터, 액정 모니터, 액정 컬러 프로젝터, 액정 텔레비전, 차재용 내비게이션 시스템, 휴대 전화, 옥내외에서 사용되는 계측 기기 등의 넓은 범위에 있어서 사용되고 있다.

편광판은, 일반적으로 폴리비닐알코올 필름 (이하, 「폴리비닐알코올」을 「PVA」로 약기하는 경우가 있다) 에 염색 공정, 1 축 연신, 및 필요에 따라 추가로 붕소 화합물 등에 의한 고정 처리를 가하여 편광 필름을 제조한 후, 그 편광 필름의 표면에 삼아세트산셀룰로오스 (TAC) 필름 등의 보호막을 첩합 (貼合) 함으로써 제조된다. 최근, LCD 의 에너지 절약화가 요구되고 있어, 편광판에도 고투과화가 요구되고 있다. 편광판의 고투과화에 수반하여, 종래에는 시인되지 않았던 PVA 필름의 막두께 불균일에서 기인하는 편광판의 불균일이 시인되게 되어, 종래품보다 더욱 평탄성이 우수한 PVA 필름이 요구되고 있다.

특허문헌 1 에는, 에어 나이프를 사용하여 캐스트시의 변동을 억제함으로써 종래보다 평탄성이 우수한 PVA 필름의 제조 방법에 대해 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 2017-008298호

그러나, 특허문헌 1 에 있어서는, 종래보다 양호한 MD 방향의 막두께의 평탄성이 얻어지지만, 막두께가 얇은 부분이 폭 방향으로 정렬함으로써 막두께가 얇은 부분에 응력이 집중되어, 시인성은 낮지만 규칙적인 편광판 불균일을 시인할 수 있어, 추가적인 LCD 의 고투과화의 요구에 대응할 수 없다는 과제가 있다.

그래서 본 발명은, 추가적인 LCD 의 고투과화에 있어서도, 연신 가공했을 때의 편광판의 불균일이 시인되기 어려운 PVA 필름 및 이와 같은 PVA 필름을 사용한 편광 필름 그리고 편광판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 예의 검토를 거듭한 결과, PVA 필름의 MD 방향 (흐름 방향) 의 막두께 불균일을 추가적으로 저감하는 것에 더하여, TD 방향 (폭 방향) 의 특정 위치의 막두께 불균일의 위상의 어긋남을 특정 범위로 조정함으로써 상기 과제를 달성할 수 있는 것을 알아내고, 당해 지견에 기초하여 더욱 검토를 거듭한 결과 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은,

[1] 필름 표면의 임의의 점 F₀ 의 막두께 프로파일을 F₀(x), F₀ 으로부터 TD 방향으로 -100 mm 의 점의 막두께 프로파일을 F_-100(x), F₀ 으로부터 TD 방향으로 -200 mm 의 점의 막두께 프로파일을 F_-200(x), F₀ 으로부터 TD 방향으로 +100 mm 의 점의 막두께 프로파일을 F₊₁₀₀(x), F₀ 으로부터 TD 방향의 +200 mm 의 점의 막두께 프로파일을 F₊₂₀₀(x) 로 한 경우에, 각각의 막두께 프로파일의 MD 방향의 경사치인 F'₀(x), F'_-100(x), F'_-200(x), F'₊₁₀₀(x) 및 F'₊₂₀₀(x) 의 MD 방향의 평균으로 나타내는 평균 경사치가 0.02 이하이고, F'₀(x) 가 극소치를 나타내는 점을 C_n (n = 1, 2, 3…) 으로 한 경우의 ｜F'_-100(C_n)－F'₀(C_n)｜, ｜F'_-200(C_n)－F'₀(C_n)｜, ｜F'₊₁₀₀(C_n)－F'₀(C_n)｜, 및 ｜F'₊₂₀₀(C_n)－F'₀(C_n)｜ 의 평균치로 정의되는 위상 파라미터가 0.015 이상인, 폴리비닐알코올 필름 ;

[2] 폭이 4 m 이상인, 상기 [1] 에 기재된 폴리비닐알코올 필름 ;

[3] 팽윤도가 170 ∼ 220 ％ 인, 상기 [1] 또는 [2] 에 기재된 폴리비닐알코올 필름 ;

[4] 두께가 30 ㎛ ∼ 65 ㎛ 인, 상기 [1] ∼ [3] 중 어느 하나에 기재된 폴리비닐알코올 필름 ;

[5] 광학용 필름 제조용 필름인, 상기 [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 폴리비닐알코올 필름 ;

[6] 광학용 필름이 편광 필름인, 상기 [5] 에 기재된 폴리비닐알코올 필름 ;

[7] 상기 [1] ∼ [6] 중 어느 하나에 기재된 폴리비닐알코올 필름을 사용하여 제조되는 편광 필름 ;

[8] 상기 [7] 에 기재된 편광 필름의 적어도 편면에 보호 필름을 첩부하여 제조되는 편광판 ;

[9] 32 질량퍼센트 농도 이하의 폴리비닐알코올 수용액을 사용하여 폴리비닐알코올 필름을 형성하고, 폴리비닐알코올 필름의 수분율이 20 질량퍼센트 이상일 때에, 1.075 ∼ 1.135 의 연신비로 연신하는 공정을 갖는, 폴리비닐알코올 필름의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 종래보다 한층 더 연신 가공 후의 편광판의 불균일이 시인되기 어려운 PVA 필름 및 이러한 PVA 필름을 사용한 편광 필름 그리고 편광판이 제공된다.

이하, 본 발명에 대해서 구체적으로 설명한다.

<PVA 필름의 막두께 측정>

본 발명에 있어서의 PVA 필름의 막두께 측정은 이하의 조건으로 실시된다. 폭 방향의 막두께의 위상의 비교를 실시하는 관점에서, 2 차원 막후계를 사용한 측정이 필수가 된다.

<사용 장치> 라인 스캔 막후계 (TI-750HR-1 : 오오츠카 전자 제조)

<측정 간격> MD : 1 mm TD : 1 mm

<측정 MD 길이> 1024 mm

<측정 TD 길이> 750 mm/1 스캔

(MD 방향의 평균 경사치)

본 발명의 PVA 필름은 MD 방향의 평균 경사치 (이하, MD 평균 경사치라고 한다) 가 0.02 ㎛/mm 이하인 것을 특징으로 하는 것이다. MD 평균 경사치는 0.018 ㎛/mm 이하인 것이 보다 바람직하다. 이하에 MD 평균 경사치의 상세한 산출 방법에 대해서 기재한다.

라인 스캔 막후계에 의해 얻어진 2 차원의 막두께 프로파일로부터, PVA 필름의 임의의 점을 위치 0 mm 로 한 경우에, 이 임의의 점으로부터 TD 방향으로 +100 mm 의 위치, +200 mm 의 위치, -100 mm 의 위치, -200 mm 의 위치 (플러스 및 마이너스의 방향은 임의) 의 각각의 막두께 프로파일을 8ptFFT 스무딩 처리한 것을, F₊₁₀₀(x), F₊₂₀₀(x), F_-100(x) 및 F_-200(x) 로 하였다. 또한, 위치 0 mm 의 점의 막두께 프로파일을 F₀(x) 로 하였다. 여기서, 「0」, 「+100」, 「+200」, 「-100」, 「-200」의 아래 첨자는 TD 방향의 위치를 나타내는 것이고, x 는 MD 방향의 위치를 나타내고 있다. 즉, x 는, 어떤 점을 0 mm 로 한 경우에, MD 방향을 따라서, 1 mm 부터 1024 mm 까지 1 mm 마다, 1024 점의 막두께 프로파일을 측정한다. 이 1024 점의 막두께 프로파일의 측정을, 상기 임의의 점으로부터 TD 방향으로 0 mm 의 위치, +100 mm 의 위치, +200 mm 의 위치, -100 mm 의 위치, -200 mm 의 위치의 각각에 대해서 실시한다. 또한, 여기서는, 1 mm 마다 1024 점의 막두께 프로파일의 측정을 실시했지만, MD 방향의 측정 간격, MD 방향을 따라 막두께 프로파일을 측정하는 점의 수는, 적절히 설계하는 것이 가능하다.

본 발명의 MD 평균 경사치는 하기 (식 1) ∼ (식 6) 으로 계산된다. MD 방향 1024 mm 의 1 mm 마다의 각 점에 있어서의 막두께 데이터를 미분하고, 그 미분값의 절대값을 1024 점에서 평균한 후, 5 라인분의 평균치를 산출한 것을 MD 평균 경사치라고 정의하였다. MD 평균 경사치는, MD 방향의 막두께 불균일의 강도를 나타내는 수치이고, 수치가 클수록 막두께 불균일이 큰 것을 나타내는 것이다. 또한, F₀(x), F₊₁₀₀(x), F₊₂₀₀(x), F_-100(x), F_-200(x) 의 미분값은, 각각 F'₀(x), F'₊₁₀₀(x), F'₊₂₀₀(x), F'_-100(x), F'_-200(x) 로 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

또한, (식 1) ∼ (식 6) 중의 k 는, x 의 함수인 F'₀(x), F'₊₁₀₀(x), F'₊₂₀₀(x), F'_-100(x), F'_-200(x) 에 있어서, x 에 1 ∼ 1024 의 각각을 대입하는 것을 나타내는 기호이다.

F₀(x), F₊₁₀₀(x), F₊₂₀₀(x), F_-100(x), F_-200(x) 의 미분값을, 이들의 경사치로 정의할 수 있는데, 예를 들면, F₀(x) 와 F₀(x＋1) 의 차분을, 점 x 와 점 (x＋1) 의 거리로 나눈 값을, 경사치로 정의할 수도 있다. F₊₁₀₀(x), F₊₂₀₀(x), F_-100(x), F_-200(x) 의 경우도 마찬가지로, 점 x 와 점 (x＋1) 의 막두께 프로파일의 차분을, 점 x 와 점 (x＋1) 의 거리로 나눈 값을, 경사치로 정의할 수도 있다.

본 발명의 PVA 필름은 상기 식으로부터 산출되는 MD 평균 경사치가 0.02 ㎛/mm 이하인 것이 필요하고, 0.019 ㎛/mm 이하인 것이 바람직하며, 0.016 이하인 것이 보다 바람직하다. MD 평균 경사치가 0.02 보다 크면 편광판으로 가공했을 때의 편광 불균일이 강하게 시인되어, LCD 의 표시 품질을 저해한다.

또, 본 발명의 PVA 필름은 상기 식으로부터 산출되는 위치 +200 mm 의 MD 평균 경사치 (c) 가 0.019 ㎛/mm 이하인 것이 바람직하고, 0.016 ㎛/mm 이하인 것이 보다 바람직하다. 마찬가지로, 위치 -200 mm 의 MD 평균 경사치 (e) 가 0.019 ㎛/mm 이하인 것이 바람직하고, 0.016 ㎛/mm 이하인 것이 보다 바람직하다.

MD 평균 경사치가 0.02 이하인 PVA 필름을 얻는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 32 질량％ 농도 이하의 폴리비닐알코올 수용액을 사용하여 폴리비닐알코올 필름을 형성하고, 폴리비닐알코올 필름의 수분율이 20 질량％ 이상일 때에, 1.075 ∼ 1.135 의 연신비로 연신하여, 폴리비닐알코올 필름을 제조하는 방법을 들 수 있다.

<위상 파라미터 (θ)>

본 발명의 PVA 필름은 이하에서 정의하는 위상 파라미터 (θ) 가 0.015 ㎛/mm 이상인 것과, 상기 서술한 MD 평균 경사치가 0.02 이하인 것을 동시에 만족하는 것이 특징이다. 위상 파라미터 (θ) 는, 0.016 ㎛/mm 이상인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서의 위상 파라미터 (θ) 는 하기 식으로 정의되는 수치이다. 하기 식 중의 C_n 이란, |F'₀(C_n)| 이 극소가 되는 점을, MD 방향의 상류로부터 순서대로 C₁, C₂, C₃ … C_n 으로 번호를 매긴 것이다. |F'₀(C_n)| 이 극소가 되는 점은, 1024 점보다 적어진다.

[수학식 2]

또한, (식 12) 중의 k 는, C_n 의 함수인 λ(C_n) 에 있어서, C_n 에 C₁ ∼ C_n 의 각각을 대입하는 것을 나타내는 기호이다.

본 발명에 있어서의 위상 파라미터 (θ) 란, TD 방향에 있어서 0 mm 의 위치의 막두께 불균일의 원인이 되는 마디와, 거기로부터 TD 방향으로 이동한 4 개의 위치에 있어서의 막두께 불균일의 원인이 되는 마디의 MD 방향의 위치의 일치성을 나타내는 파라미터로, 이 수치가 클수록, 폭방향 5 점의 막두께 불균일의 원인이 되는 마디가 정렬하지 않게 되어, 막두께 불균일이 발생하기 어려운 것을 나타내고 있다.

본 발명의 PVA 필름은, 상기 식으로부터 산출되는 위상 파라미터 (θ) 가 0.015 이상인 것이 필요하고, 0.0153 이상인 것이 바람직하다. 위상 파라미터 (θ) 가 0.015 보다 작으면, PVA 필름의 폭 방향의 마디 위치가 정렬함으로써 연신시에 응력 집중이 일어나고, 연신 후에 폭 방향으로 이어지는 규칙적인 편광판 불균일이 시인되는 원인이 된다.

위상 파라미터 (θ) 가 0.015 이상인 PVA 필름을 얻는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 32 질량％ 농도 이하의 폴리비닐알코올 수용액을 사용하여 폴리비닐알코올 필름을 형성하고, 폴리비닐알코올 필름의 수분율이 20 질량％ 이상일 때에, 1.075 ∼ 1.135 의 연신비로 연신하여, 폴리비닐알코올 필름을 제조하는 방법을 들 수 있다.

본 발명의 PVA 필름은, 필름 표면의 MD 평균 경사치가 0.02 이하이고, 위상 파라미터 (θ) 가 0.014 이상인 것이지만, PVA 필름의 적어도 일방의 표면이, MD 평균 경사치가 0.02 이하이고, 위상 파라미터 (θ) 가 0.014 이상이어도 되며, PVA 필름의 적어도 양면이, MD 평균 경사치가 0.02 이하이고, 위상 파라미터 (θ) 가 0.014 이상이어도 된다.

본 발명의 PVA 필름의 폭은, 대형의 액정 텔레비전용으로 사용되는 관점에서, 4 m 이상인 것이 바람직하고, 4.5 m 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, PVA 필름의 폭이 너무 지나치게 크면, 실용화되어 있는 장치로 편광 필름을 제조하는 경우에, 1 축 연신 자체를 균일하게 실시하는 것이 곤란해지기 쉽기 때문에, PVA 필름의 폭은 7 m 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 PVA 필름은, 팽윤도가 170 ％ 이상인 것이 바람직하고, 180 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다. PVA 필름의 팽윤도는, 220 ％ 이하인 것이 바람직하고, 210 ％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 팽윤도가 170 ％ 보다 작으면, 팽윤 불균일이 발생하여, 염색시에 균일하게 염색할 수 없는 경향이 있다. 팽윤도가 220 ％ 보다 크면, 공정 중에서 주름이 발생하여 바람직하지 않은 경향이 있다. PVA 필름의 팽윤도를 이들 범위로 조정하는 방법으로는, 예를 들어, PVA 필름의 건조 후의 열처리의 온도를 적절히 조정하는 방법을 들 수 있다.

팽윤도는 PVA 필름을 수중에 침지했을 때의 보수 능력을 나타내는 지표로, PVA 필름을 30 ℃ 의 수중에 30 분간 침지한 후의 질량을, 침지 후 105 ℃ 에서 16 시간 건조시킨 후의 질량으로 나누는 것에 의해 백분율로서 구할 수 있는 것이다.

본 발명의 PVA 필름의 제막에 사용하는 제막 원액의 휘발 분율은, 70 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 71 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 제막에 사용하는 PVA 수용액의 휘발 분율이 70 질량％ 를 하회하면, 캐스트시의 레벨링 효과에 의한 막두께 불균일의 저감 효과를 기대할 수 없고, MD 평균 경사치가 높아지기 때문에 바람직하지 않다. PVA 수용액의 제막 원액의 휘발 분율이 지나치게 크면, 건조 시간이 증대되어, 생산성이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

여기서, 본 발명에 있어서의 「제막 원액의 휘발 분율」이란, 하기 식에 의해 구한 휘발 분율을 말한다.

제막 원액의 휘발 분율 (질량％) = {(Wa－Wb)/Wa}×100

(식 중, Wa 는 제막 원액의 질량 (g) 을 나타내고, Wb 는 Wa (g) 의 제막 원액을 105 ℃ 의 전열 건조기 중에서 16 시간 건조시켰을 때의 질량 (g) 을 나타낸다.)

본 발명의 PVA 필름의 제막시의 조건으로서, 제막에 사용하는 PVA 수용액의 수분율이 20 질량％ 이상일 때에 연신비인 드로우비를 1.075 이상으로 하여 연신하는 것이 바람직하고, 1.08 이상으로 하여 연신하는 것이 보다 바람직하다. 제막에 사용하는 PVA 수용액의 수분율이 20 질량％ 이상일 때에 연신비인 드로우비를 1.135 이하로 하여 연신하는 것이 바람직하고, 1.13 미만으로 하여 연신하는 것이 보다 바람직하고, 1.12 미만으로 하여 연신하는 것이 더욱 바람직하다. 일반적으로, 드로우비는 반송 롤의 속도비에 의해 제어되고, 드로우비가 커질수록 연신 가공 중의 한계 연신 배율이 저하되어 연신 가공 중의 연신 파단의 확률이 상승한다. 이 때문에, 드로우비가 1.12 이상인 경우에는 드로우비의 영향을 완화시키는 공정이 필요하게 되는 경우가 있다. 또한, 드로우비가 1.135 보다 높으면 연신 가공 중의 한계 연신 배율이 현저하게 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 드로우비가 1.075 보다 작으면 위상 파라미터 (θ) 가 작아져, 편광판의 불균일의 시인성의 관점에서 바람직하지 않다. 또, PVA 필름의 제막시의 조건으로서, 드로우시의 수분율이 20 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 22 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 드로우시의 수분율이 20 질량％ 보다 낮으면 위상 파라미터 (θ) 가 커지기 어려워진다. 이상의 이유에서, 드로우시의 수분율과 드로우비를 상기 서술한 범위로 설정할 필요가 있다.

(PVA)

본 발명의 PVA 필름에 함유되는 PVA 수지로는, 예를 들어, 아세트산비닐, 포름산비닐, 프로피온산비닐, 부티르산비닐, 피발산비닐, 베르사트산비닐, 라우르산비닐, 스테아르산비닐, 벤조산비닐, 아세트산이소프로페닐 등의 비닐에스테르의 1 종 또는 2 종 이상을 중합하여 얻어지는 폴리비닐에스테르를 비누화함으로써 얻어지는 것을 들 수 있다. 상기의 비닐에스테르 중에서도, PVA 의 제조의 용이성, 입수 용이성, 비용 등의 점에서, 아세트산비닐이 바람직하다

PVA 는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위 내이면, 1 종 또는 2 종 이상의 그래프트 공중합 가능한 단량체에 의해 변성된 것이어도 된다. 당해 그래프트 공중합 가능한 단량체로는, 예를 들어, 불포화 카르복실산 또는 그 유도체 ; 불포화 술폰산 또는 그 유도체 ; 탄소수 2 ∼ 30 의 α-올레핀 등을 들 수 있다. PVA 에 있어서의 그래프트 공중합 가능한 단량체에서 유래하는 구조 단위의 비율은, PVA 를 구성하는 전체 구조 단위의 몰수에 기초하여, 5 몰％ 이하인 것이 바람직하다.

PVA 는, 그 수산기의 일부가 가교되어 있어도 되고 가교되어 있지 않아도 된다. 또한 상기한 PVA 는, 그 수산기의 일부가 아세트알데히드, 부틸알데히드 등의 알데히드 화합물 등과 반응하여 아세탈 구조를 형성하고 있어도 되고, 이들 화합물과 반응하지 않고 아세탈 구조를 형성하고 있지 않아도 된다.

PVA 의 중합도는, 2000 이상인 것이 바람직하고, 2200 이상인 것이 보다 바람직하고, 2400 이상인 것이 더욱 바람직하다. 중합도가 2000 미만인 경우에는, 얻어지는 편광 필름의 내구성이 저하되는 경향이 있다. PVA 의 중합도는 2700 이하인 것이 바람직하고, 2650 이하인 것이 보다 바람직하고, 2600 이하인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 중합도가 2700 을 초과하는 경우에는, 제조 비용이 상승함과 함께, 제막시에 있어서의 공정 통과성이 악화되는 경향이 있다. 또한, 본 명세서에서 말하는 PVA 의 중합도는 JIS K6726-1994 의 기재에 준하여 측정한 평균 중합도를 의미한다.

PVA 의 비누화도는, 편광 필름의 내수성의 관점에서, 98 몰％ 이상인 것이 바람직하고, 98.5 몰％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 99 몰％ 이상인 것 더욱 바람직하다. 비누화도가 98 몰％ 미만이면, 얻어지는 편광 필름의 내수성이 나빠지는 경향이 있다. 또한, 본 명세서에 있어서의 PVA 의 비누화도란, PVA 가 갖는, 비누화에 의해 비닐알코올 단위로 변환될 수 있는 구조 단위 (전형적으로는 비닐에스테르 단위) 와 비닐알코올 단위의 합계 몰수에 대하여 당해 비닐알코올 단위의 몰수가 차지하는 비율 (몰％) 을 말한다. 비누화도는, JIS K6726-1994 의 기재에 준하여 측정할 수 있다.

(가소제)

본 발명의 PVA 필름은, 가소제를 함유하는 것이 바람직하다. 가소제로는, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 글리세린, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디글리세린, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 트리메틸올프로판 등의 다가 알코올 등을 들 수 있고, 본 발명의 PVA 필름은 이들 가소제의 1 종 또는 2 종 이상을 함유할 수 있다. 이들 중에서도, 연신성의 향상 효과의 점에서 글리세린이 바람직하다.

본 발명의 PVA 필름에 있어서의 가소제의 함유량은, PVA 100 질량부에 대하여 1 질량부 이상인 것이 바람직하고, 3 질량부 이상인 것이 보다 바람직하고, 5 질량부 이상인 것이 더욱 바람직하다. 가소제의 함유량이 1 질량부 이상임으로써, PVA 필름의 연신성을 보다 향상시킬 수 있다. 한편, PVA 필름에 있어서의 가소제의 함유량은, PVA 100 질량부에 대하여, 20 질량부 이하인 것이 바람직하고, 17 질량부 이하인 것이 보다 바람직하고, 15 질량부 이하인 것이 더욱 바람직하다. 가소제가 20 질량부 이하임으로써, PVA 필름이 지나치게 유연해져 취급성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

(계면 활성제)

본 발명의 PVA 필름은, 계면 활성제를 함유하는 것이 바람직하다. 계면 활성제를 함유하는 제막 원액을 사용하여 PVA 필름을 제조함으로써, PVA 필름 제막성이 향상된다. 그 결과, PVA 필름의 두께 불균일의 발생이 억제됨과 함께, 제막에 사용하는 금속 롤이나 벨트로부터의 PVA 필름의 박리가 용이해진다. 계면 활성제를 함유하는 제막 원액으로부터 PVA 필름을 제조하는 경우에는, 얻어지는 PVA 필름 중에는 계면 활성제가 함유된다.

계면 활성제의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 금속 롤이나 벨트로부터의 PVA 필름의 박리성의 관점 등에서, 아니온성 계면 활성제 및 논이온성 계면 활성제가 바람직하다.

아니온성 계면 활성제로는, 예를 들어, 라우르산칼륨 등의 카르복실산형 ; 폴리옥시에틸렌라우릴에테르황산염, 옥틸술페이트 등의 황산에스테르형 ; 도데실벤젠술포네이트 등의 술폰산형 등이 적합하다.

논이온성 계면 활성제로는, 예를 들어, 폴리옥시에틸렌올레일에테르 등의 알킬에테르형 ; 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르 등의 알킬페닐에테르형 ; 폴리옥시에틸렌라우레이트 등의 알킬에스테르형 ; 폴리옥시에틸렌라우릴아미노에테르 등의 알킬아민형 ; 폴리옥시에틸렌라우르산아미드 등의 알킬아미드형 ; 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌에테르 등의 폴리프로필렌글리콜에테르형 ; 올레산디에탄올아미드 등의 알칸올아미드형 ; 폴리옥시알킬렌알릴페닐에테르 등의 알릴페닐에테르형 등이 바람직하다.

이들 계면 활성제는 1 종을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 병용해도 된다.

본 발명의 PVA 필름에 있어서의 계면 활성제의 함유량의 하한은, PVA 100 질량부에 대하여 0.01 질량부인 것이 바람직하고, 0.02 질량부인 것이 보다 바람직하고, 0.05 질량부인 것이 더욱 바람직하다. 계면 활성제의 함유량을 상기의 하한 이상으로 함으로써, PVA 필름의 제막성 및 박리성이 보다 향상된다. 한편, PVA 필름 중의 계면 활성제의 함유량의 상한은, PVA 100 질량부에 대하여 0.5 질량부인 것이 바람직하고, 0.3 질량부인 것이 보다 바람직하고, 0.2 질량부인 것이 더욱 바람직하다. 계면 활성제의 함유량을 상기의 상한 이하로 함으로써, 계면 활성제가 PVA 필름의 표면에 블리드 아웃되어 블로킹이 발생하고, 취급성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

(그 밖의 성분)

본 발명의 PVA 필름은 필요에 따라서, 산화 방지제, 동결 방지제, pH 조정제, 은폐제, 착색 방지제, 유제, 후술하는 계면 활성제 등의 성분을 추가로 함유하고 있어도 된다.

(형상 등)

본 발명의 PVA 필름의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 장척 (長尺) 의 필름인 것이 바람직하다. 이로써, 보다 균일한 PVA 필름을 연속해서 용이하게 제조할 수 있음과 함께, 그것을 사용하여 편광 필름을 제조하는 경우 등에 있어서도 연속해서 사용할 수 있다. 장척의 필름의 길이 (길이 방향의 길이) 는 특별히 제한되지 않고, 용도 등에 따라서 적절히 설정할 수 있으며, 예를 들어, 5 ∼ 30000 m 의 범위 내로 할 수 있다.

본 발명의 PVA 필름의 두께는 30 ∼ 65 ㎛ 인 것이 바람직하다. PVA 필름의 두께가 30 ㎛ 보다 작으면 연신시의 취급성이 나빠지고, PVA 필름의 두께가 65 ㎛ 보다 크면 박형의 디스플레이용 편광판으로서 바람직하지 않다.

<PVA 필름의 제조 방법>

본 발명에 있어서, PVA 필름의 제조 방법은 특별히 제한되지 않지만, PVA 에 용매, 첨가제 등을 첨가하여 균일화시킨 제막 원액을 사용하여, 유연 제막법, 습식 제막법 (빈용매 중으로의 토출), 건습식 제막법, 겔 제막법 (제막 원액을 일단 냉각 겔화한 후, 용매를 추출 제거하여, PVA 계 중합체 필름을 얻는 방법), 혹은 이들의 조합에 의해 제막하는 방법이나, 압출기 등을 사용하여 상기 제막 원액을 얻고 이것을 T 다이 등에서 압출함으로써 제막하는 용융 압출 제막법이나 인플레이션 성형법 등, 임의의 방법을 채용할 수 있다. 이들 중에서도, 유연 제막법 및 용융 압출 제막법이, 균질한 필름을 양호한 생산성으로 얻을 수 있기 때문에, 바람직하다. 이하, PVA 필름의 유연 제막법 또는 용융 압출 제막법에 대해 설명한다.

본 발명의 폴리비닐알코올 필름의 제조 방법으로는, 32 질량％ 농도 이하의 폴리비닐알코올 수용액을 사용하여 폴리비닐알코올 필름을 형성하고, 폴리비닐알코올 필름의 수분율이 20 질량％ 이상일 때, 1.075 ∼ 1.135 의 연신비로 연신하는 공정을 갖는, 폴리비닐알코올 필름의 제조 방법을 들 수 있다. 본 제조 방법을 채용함으로써, 두께 불균일이 없는 필름을 제조할 수 있다.

한계 연신 배율이 저하된 경우에는, 상기한 연신비의 영향을 완화하는 공정을 추가할 수도 있다. 연신비의 영향을 완화하는 구체적인 방법으로는, 폴리비닐알코올 필름에 적외선이나 마이크로파를 조사하는 방법, 폴리비닐알코올 필름의 수분율이 15 ∼ 5 질량％ 일 때의 연신비나 누적 연신비 (복수 회의 연신을 실시한 경우의 연신비의 곱) 를 작게 하는 방법, 연신 후에 가소제를 도포하는 방법, 과열 수증기에 의한 건조를 실시하는 방법, 고온에서 건조를 실시하는 방법, 플로팅 드라이어에 의한 열처리를 실시하는 방법 등이 고려되며, 임의의 방법을 채용할 수 있고, 각 방법을 조합해도 되고, 복수 회 실시해도 된다.

PVA 필름을 유연 제막법 또는 용융 압출 제막법으로 제막하는 경우, 상기의 제막 원액은 금속 롤이나 금속 벨트 등의 지지체 상에 막형상으로 유연되고, 가열되어 용매가 제거됨으로써, 고화되어 필름화한다. 고화된 필름은 지지체로부터 박리되고, 필요에 따라 건조 롤, 건조로 등에 의해 건조되고, 추가로 필요에 따라서 열처리되고, 권취됨으로써, 롤 형상의 장척의 PVA 필름을 얻을 수 있다.

제막 원액의 조정 방법에 특별히 제한은 없고, 예를 들어, PVA 와 가소제, 계면 활성제 등의 첨가제를 용해 탱크 등에서 용해시키는 방법이나, 1 축 또는 2 축 압출기를 사용하여 함수 상태의 PVA 를 용융 혼련할 때에, 가소제, 계면 활성제 등과 함께 용융 혼련하는 방법 등을 들 수 있다.

제막 원액의 조제에 사용되는 액체 매체로는, 예를 들어, 물, 디메틸술폭시드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 에틸렌글리콜, 글리세린, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 트리메틸올프로판, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 등을 들 수 있고, 이들 중 1 종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 환경에 주는 부하나 회수성의 점에서 물이 바람직하게 사용된다.

건조 후의 PVA 필름에 대해, 필요에 따라서 추가로 열처리를 실시할 수 있다. 열처리를 실시함으로써, PVA 필름의 강도, 팽윤도, 복굴절률 등을 조정할 수 있다. 열처리를 실시하기 위한 열처리 롤의 표면 온도는, 60 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 또, 열처리 롤의 표면 온도는, 135 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 130 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 열처리 롤의 표면 온도가 지나치게 높으면, 주어지는 열량이 지나치게 많아 PVA 필름 중의 라멜라 결정의 사이즈가 커지고, PVA 필름의 팽윤도가 상기 범위를 만족하는 것이 어려워진다.

이와 같이 하여 제조된 PVA 필름은, 필요에 따라서, 추가로, 조습 처리, 필름 양단부 (가장자리부) 의 커트 등을 실시하여, 원통상의 코어의 위에 롤형상으로 권취되고, 방습 포장되어, 제품이 된다.

상기 서술한 일련의 처리에 의해 최종적으로 얻어지는 PVA 필름의 휘발 분율은 반드시 한정되지 않는다. 최종적으로 얻어지는 PVA 필름의 휘발 분율은, 1 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 2 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 최종적으로 얻어지는 PVA 필름의 휘발 분율은, 5 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 4 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 PVA 필름은, MD 방향의 막두께 불균일이 저감되어 있고, TD 방향의 막두께 불균일의 위상 어긋남이 특정 범위로 조정되어 있기 때문에, 광학용 필름 제조용 필름으로서 바람직하게 사용할 수 있다. 여기서 광학용 필름은, 후술하는 바와 같이, 편광 필름, 시야각 향상 필름, 위상차 필름, 휘도 향상 필름 등이 예시되지만, 편광 필름인 것이 바람직하다. 본 발명의 PVA 필름을 사용하여 제작한 본 발명의 편광 필름은, 종래보다, 연신 가공 후의 편광판의 불균일이 시인되기 어려운 것이다.

<광학 필름의 제조 방법>

이하에서는, 광학 필름의 제조 방법의 일례로서, 편광 필름의 제조 방법을 들어 구체적으로 설명한다.

편광 필름은, 통상, PVA 필름을 원단 필름으로서 사용하여, 팽윤 공정, 염색 공정, 가교 공정, 연신 공정, 고정 처리 공정 등의 처리 공정을 거쳐 제조할 수 있다. 각 공정에 사용하는 처리액의 구체예로는, 팽윤 처리에 사용되는 팽윤 처리액, 염색 처리에 사용되는 염색 처리액 (염색액), 가교 처리에 사용되는 가교 처리액, 연신 처리에 사용되는 연신 처리액, 고정 처리에 사용되는 고정 처리액 및 세정 처리에 사용되는 세정 처리액 (세정액) 등을 들 수 있다.

편광 필름을 제조하기 위한 제조 방법에 있어서 채용할 수 있는 각 처리 공정에 대하여, 이하에 설명한다. 또한, 편광 필름의 제조 방법에 있어서, 이하의 각 처리의 1 개 또는 2 개 이상을 생략해도 되고, 동일한 처리를 복수 회 실시해도 되며, 별개의 처리를 동시에 실시해도 된다.

(세정 처리)

PVA 필름에 팽윤 처리를 실시하기 전에, PVA 필름에 세정 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이러한 팽윤 처리 전의 세정 처리에 의해 PVA 필름에 부착되어 있는 블로킹 방지제 등을 제거할 수 있어, 편광 필름의 제조 공정에 있어서의 각 처리액이 블로킹 방지제 등에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다. 세정 처리는, PVA 필름을 세정 처리액에 침지시킴으로써 실시하는 것이 바람직하지만, 세정 처리액을 PVA 필름에 대하여 분사함으로써 실시할 수도 있다. 세정 처리액으로는, 예를 들면 물을 사용할 수 있다. 세정 처리액의 온도는 20 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 22 ℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 24 ℃ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 26 ℃ 이상인 것이 특히 바람직하다. 세정 처리액의 온도가 20 ℃ 이상임으로써, PVA 필름에 부착되어 있는 블로킹 방지제 등의 제거를 실시하기 쉬워진다. 세정 처리액의 온도는, 40 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 38 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 36 ℃ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 34 ℃ 이하인 것이 특히 바람직하다. 또한 세정 처리액의 온도가 40 ℃ 이하임으로써, PVA 필름의 표면의 일부가 용해되어 필름끼리가 교착되어 취급성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

(팽윤 처리)

팽윤 처리는, PVA 필름을 물 등의 팽윤 처리액에 침지시킴으로써 실시할 수 있다. 팽윤 처리액의 온도는, 20 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 22 ℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 24 ℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 팽윤 처리액의 온도는, 40 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 38 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 36 ℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 팽윤 처리욕에 침지하는 시간은, 예를 들면 0.1 분 이상인 것이 바람직하고, 0.5 분 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, 팽윤 처리액에 침지하는 시간은, 예를 들면 5 분 이하인 것이 바람직하고, 3 분 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 팽윤 처리액으로서 사용되는 물은 순수에 한정되지 않고, 붕소 함유 화합물 등의 각종 성분이 용해된 수용액이어도 되고, 물과 수성 매체의 혼합물이어도 된다. 붕소 함유 화합물의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 취급성의 관점에서 붕산 또는 붕사가 바람직하다. 팽윤 처리액이 붕소 함유 화합물을 함유하는 경우, PVA 필름의 연신성을 향상시키는 관점에서, 그 농도는 6 질량％ 이하인 것이 바람직하다.

(염색 처리)

염색 처리는, 이색성 색소로서 요오드계 색소를 사용하여 실시하는 것이 좋고, 염색의 시기로는, 연신 처리 전, 연신 처리시, 연신 처리 후의 어느 단계여도 된다. 염색 처리는, 염색 처리액으로서 요오드-요오드화칼륨을 함유하는 용액 (바람직하게는 수용액) 을 사용하여, 염색 처리액에 PVA 필름을 침지시킴으로써 실시하는 것이 바람직하다. 염색 처리액에 있어서의 요오드의 농도는 0.005 ∼ 0.2 질량％ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 요오드화칼륨/요오드 (질량) 는 20 ∼ 100 의 범위 내인 것이 바람직하다. 염색 처리액의 온도는 20 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 25 ℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. 염색 처리액의 온도는 50 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 40 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 염색 처리액에는, 붕산 등의 붕소 함유 화합물이 가교제로서 함유되어 있어도 된다. 또한, 원단 필름으로서 사용하는 PVA 필름에 미리 이색성 색소를 함유시켜 두면, 염색 처리를 생략할 수 있다. 또, 원단 필름으로서 사용하는 PVA 필름에 미리 붕산, 붕사 등의 붕소 함유 화합물을 함유시켜 둘 수도 있다.

(가교 처리)

편광 필름의 제조에 있어서, PVA 필름에 대한 이색성 색소의 흡착을 강고하게 하는 등의 목적을 위해서, 염색 처리 후에 가교 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 가교 처리는, 가교 처리액으로서 가교제를 함유하는 용액 (바람직하게는 수용액) 을 사용하여, 가교 처리액에 PVA 필름을 침지시킴으로써 실시할 수 있다. 가교제로는, 붕산, 붕사 등의 붕소 함유 화합물의 1 종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다. 가교 처리액에 있어서의 가교제의 농도는, 지나치게 높으면 가교 반응이 과도하게 진행되어 그 후에 실시하는 연신 처리에서 충분한 연신을 실시하는 것이 곤란해지는 경향이 있고, 또한, 지나치게 적으면 가교 처리의 효과가 저감되는 경향이 있다. 가교 처리액에 있어서의 가교제의 농도는, 1 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 1.5 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 2 질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 가교 처리액에 있어서의 가교제의 농도는, 6 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 5.5 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 5 질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

염색 처리 후의 PVA 필름으로부터 이색성 색소가 용출되는 것을 억제하기 위해, 가교 처리액에는, 요오드화칼륨 등의 요오드 함유 화합물을 함유시켜도 된다. 가교 처리액에 있어서의 요오드 함유 화합물의 농도는, 너무 지나치게 높으면 이유는 불분명하지만 얻어지는 편광 필름의 내열성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 너무 지나치게 적으면 이색성 색소의 용출을 억제하는 효과가 저감되는 경향이 있다. 가교 처리액에 있어서의 요오드 함유 화합물의 농도는, 1 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 1.5 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 2 질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 가교 처리액에 있어서의 요오드 함유 화합물의 농도는, 6 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 5.5 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 5 질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

가교 처리액의 온도는, 너무 지나치게 높으면 이색성 색소가 용출되어 얻어지는 편광 필름에 염색 불균일이 생기기 쉬워지는 경향이 있고, 또한, 너무 지나치게 낮으면 가교 처리의 효과가 저감되는 경우가 있다. 가교 처리액의 온도는, 20 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 22 ℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 25 ℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 가교 처리액의 온도는, 45 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 40 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 35 ℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

후술하는 연신 처리와는 별도로, 전술한 각 처리 중이나 처리 사이에 있어서, PVA 필름을 연신해도 된다. 이러한 연신 (전(前)연신) 함으로써, PVA 필름의 표면에 주름이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 전연신의 총 연신 배율 (각 처리에 있어서의 연신 배율을 곱한 배율) 은, 얻어지는 편광 필름의 편광 성능 등의 관점에서, 연신 전의 원단의 PVA 필름의 원래 길이에 기초하여 4 배 이하인 것이 바람직하고, 3.5 배 이하인 것이 보다 바람직하다. 전연신의 총 연신 배율은, 얻어지는 편광 필름의 편광 성능 등의 관점에서, 연신 전의 원단의 PVA 필름의 원래 길이에 기초하여 1.5 배 이상인 것이 바람직하다. 팽윤 처리에 있어서의 연신 배율은, PVA 필름의 원래 길이에 기초하여 1.1 배 이상인 것이 바람직하고, 1.2 배 이상인 것이 보다 바람직하고, 1.4 배 이상인 것이 더욱 바람직하다. 팽윤 처리에 있어서의 연신 배율은, PVA 필름의 원래 길이에 기초하여 3 배 이하인 것이 바람직하고, 2.5 배 이하인 것이 보다 바람직하고, 2.3 배 이하인 것이 더욱 바람직하다. 염색 처리에 있어서의 연신 배율은, PVA 필름의 원래 길이에 기초하여 2 배 이하인 것이 바람직하고, 1.8 배 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.5 배 이하인 것이 더욱 바람직하다. 염색 처리에 있어서의 연신 배율은, PVA 필름의 원래 길이에 기초하여 1.1 배 이상인 것이 더욱 바람직하다. 가교 처리에 있어서의 연신 배율은, PVA 필름의 원래 길이에 기초하여 2 배 이하인 것이 바람직하고, 1.5 배 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.3 배 이하인 것이 더욱 바람직하다. 가교 처리에 있어서의 연신 배율은, PVA 필름의 원래 길이에 기초하여 1.05 배 이상인 것이 더욱 바람직하다.

(연신 처리)

연신 처리는, 습식 연신법 또는 건식 연신법 중 어느 것으로 실시해도 된다. 습식 연신법의 경우에는, 연신 처리액으로서 붕산 등의 붕소 함유 화합물을 함유하는 용액 (바람직하게는 수용액) 을 사용하여, 연신 처리액 중에서 실시할 수도 있고, 염색 처리액 중이나 후술하는 고정 처리액 중에서 실시할 수도 있다. 또한 건식 연신법의 경우에는, 흡수 후의 PVA 필름을 사용하여 공기 중에서 실시할 수 있다. 이들 중에서도, 습식 연신법이 바람직하고, 붕산을 함유하는 수용액 중에서 1 축 연신하는 것이 보다 바람직하다. 연신 처리액이 붕소 함유 화합물을 함유하는 경우, 연신 처리액에 있어서의 붕소 함유 화합물의 농도는, PVA 필름의 연신성을 향상시킬 수 있는 점에서, 1.5 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 2.0 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 2.5 질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 연신 처리액에 있어서의 붕소 함유 화합물의 농도는, PVA 필름의 연신성을 향상시킬 수 있는 점에서, 7 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 6.5 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 6 질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

연신 처리액에는, 요오드화칼륨 등의 요오드 함유 화합물을 함유시키는 것이 바람직하다. 연신 처리액에 있어서의 요오드 함유 화합물의 농도는, 너무 지나치게 높으면 얻어지는 편광 필름의 색상이 푸른기가 강한 것이 되는 경향이 있고, 또한, 너무 지나치게 낮으면 이유는 불분명하지만, 얻어지는 편광 필름의 내열성이 저하되는 경향이 있다. 연신 처리액에 있어서의 요오드 함유 화합물의 농도는, 2 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 2.5 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 3 질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 연신 처리액에 있어서의 요오드 함유 화합물의 농도는, 8 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 7.5 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 7 질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

연신 처리액의 온도는, 너무 지나치게 높으면 PVA 필름이 녹기 시작하여 부드러워져 파단되기 쉬워지는 경향이 있고, 또, 너무 지나치게 낮으면 연신성이 저하되는 경향이 있다. 연신 처리액의 온도는, 50 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 52.5 ℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 55 ℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 연신 처리액의 온도는, 70 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 67.5 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 65 ℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 연신 처리를 건식 연신법으로 실시하는 경우의 연신 온도의 바람직한 범위도 상기한 바와 같다.

연신 처리에 있어서의 연신 배율은, 높은 편이 보다 우수한 편광 성능을 갖는 편광 필름이 얻어지는 점 등에서, 1.2 배 이상인 것이 바람직하고, 1.5 배 이상인 것이 보다 바람직하고, 2 배 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기한 전연신의 연신 배율도 포함한 총 연신 배율 (각 공정에 있어서의 연신 배율을 곱한 배율) 은, 얻어지는 편광 필름의 편광 성능의 점에서, 연신 전의 원료 PVA 필름의 원래 길이에 기초하여 5.5 배 이상인 것이 바람직하고, 5.7 배 이상인 것이 보다 바람직하고, 5.9 배 이상인 것이 더욱 바람직하다. 연신 배율의 상한은 특별히 제한되지 않지만, 연신 배율이 지나치게 높으면, PVA 필름의 연신 파단이 발생하기 쉬워지는 점에서 8 배 이하인 것이 바람직하다.

연신 처리를 1 축 연신으로 실시하는 방법에 특별히 제한은 없고, 장척 방향으로의 1 축 연신이나 폭 방향으로의 횡 1 축 연신을 채용할 수 있다. 편광 필름을 제조하는 경우에, 편광 성능이 우수한 것이 얻어지는 점에서는, 장척 방향으로의 1 축 연신이 바람직하다. 장척 방향으로의 1 축 연신은, 서로 평행한 복수의 롤을 구비하는 연신 장치를 사용하여, 각 롤 사이의 주속을 바꿈으로써 실시할 수 있다.

본 발명에 있어서, 연신 처리를 1 축 연신으로 실시할 때의 최대 연신 속도 (％/min) 에 특별히 제한은 없지만, 최대 연신 속도는 200 ％/min 이상인 것이 바람직하고, 300 ％/min 이상인 것이 보다 바람직하고, 400 ％/min 이상이 더욱 바람직하다. 여기서, 최대 연신 속도란, 3 개 이상의 주속이 상이한 롤을 사용하여 2 단계 이상의 단계로 나누어 PVA 필름의 연신 처리를 실시하는 경우에 있어서, 그 단계 중에서 가장 빠른 연신 속도를 말한다. 또한, PVA 필름의 연신 처리를 2 단계 이상으로 나누지 않고 1 단계로 실시하는 경우에는, 그 단계에 있어서의 연신 속도가 최대 연신 속도가 된다. 또한, 연신 속도란, 단위 시간당, 연신 전의 PVA 필름의 길이에 대하여 연신에 의해 증가한 PVA 필름의 길이의 증가분을 말한다. 예를 들면, 연신 속도 100 ％/min 이란, 연신 전의 길이로부터 1 분 동안에 2 배의 길이로 PVA 필름을 변형시킬 때의 속도이다. 최대 연신 속도가 커질수록, PVA 필름의 연신 처리 (1 축 연신) 를 고속으로 실시할 수 있고, 그 결과, 편광 필름의 생산성이 향상되기 때문에 바람직하다. 한편으로, 최대 연신 속도가 지나치게 커지면, PVA 필름의 연신 처리 (1 축 연신) 에 있어서 PVA 필름에 국소적으로 과대한 장력이 가해지는 경우가 있어, 연신 파단이 발생하기 쉬워진다. 이러한 관점에서, 최대 연신 속도는 900 ％/min 을 초과하지 않는 것이 바람직하다.

(염색 처리 후의 세정 처리)

염색 처리 후, 바람직하게는 연신 처리 후의 PVA 필름에 대하여 세정 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 세정 처리는, PVA 필름을 세정 처리액에 침지시킴으로써 실시하는 것이 바람직하지만, 세정 처리액을 PVA 필름에 대하여 분사함으로써 실시할 수도 있다. 세정 처리액으로는, 예를 들면 물을 사용할 수 있다. 물은 순수에 한정되지 않고, 예를 들어 요오드화칼륨 등의 요오드 함유 화합물을 함유하고 있어도 된다. 또한, 세정 처리액은 붕소 함유 화합물을 함유하고 있어도 되지만, 그 경우, 붕소 함유 화합물의 농도는 2.0 질량％ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 세정 처리욕의 온도는 5 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 7 ℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 10 ℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또, 세정 처리액의 온도는 40 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 38 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 35 ℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 세정 처리액의 온도가 5 ℃ 이상임으로써 수분의 동결에 의한 PVA 필름의 파단을 억제할 수 있다. 또한, 세정 처리액의 온도가 40 ℃ 이하임으로써, 얻어지는 편광 필름의 광학 특성이 향상된다.

편광 필름을 제조할 때의 구체적인 방법으로는, PVA 필름에 대하여 염색 처리, 연신 처리, 그리고, 가교 처리 및/또는 고정 처리를 실시하는 방법을 들 수 있다. 바람직한 일례로는, PVA 필름에 대하여, 팽윤 처리, 염색 처리, 가교 처리, 연신 처리 (특히 1 축 연신 처리), 세정 처리를 이 순서로 실시하는 방법을 들 수 있다. 또한, 연신 처리는, 상기보다 전의 어느 처리 공정에서 실시해도 되며, 2 단 이상의 다단으로 실시해도 된다.

상기와 같은 각 처리를 거친 후의 PVA 필름에 건조 처리를 실시함으로써, 편광 필름을 얻을 수 있다. 건조 처리의 방법에 특별히 제한은 없고, 예를 들어, 필름을 가열 롤에 접촉시키는 접촉식의 방법, 열풍 건조기 중에서 건조시키는 방법, 필름을 부유시키면서 열풍에 의해 건조시키는 플로팅식의 방법 등을 들 수 있다.

<편광 필름, 편광판>

본 발명의 편광 필름은, 기계적 강도를 보충하기 위해, 적어도 편면에 보호 필름을 첩부하여 제조된다. 본 발명의 편광 필름은, 통상은, 광학적으로 투명하며 또한 기계적 강도를 갖는 보호막을 첩합하여 편광판으로 해서 사용된다. 보호막으로는, 삼아세트산셀룰로오스 (TAC) 필름, 아세트산·부티르산셀룰로오스 (CAB) 필름, 아크릴계 필름, 폴리에스테르계 필름 등이 사용된다. 또한, 첩합을 위한 접착제로는, PVA 계 접착제나 우레탄계 접착제 등을 들 수 있지만, 그 중에서도 PVA 계 접착제가 바람직하다.

상기와 같이 하여 얻어진 편광판은, 아크릴계 등의 점착제를 코트한 후, 유리 기판에 첩합하여 LCD 의 부품으로서 사용할 수 있다. 동시에 위상차 필름이나 시야각 향상 필름, 휘도 향상 필름 등과 첩합해도 된다.

실시예

본 발명을 이하의 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

<MD 평균 경사치, 위상 파라미터 (θ), ±200 mm 위치의 평균 경사치의 산출>

상기 서술한 방법으로 실시예 또는 비교예에서 얻어진 PVA 필름의 MD 평균 경사치, 위상 파라미터 (θ), 및 ±200 mm 위치의 평균 경사치를 산출하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

<PVA 필름의 팽윤도 측정>

이하의 실시예 또는 비교예에서 얻어진 PVA 필름으로부터 약 1.5 g 의 시험편을 잘라냈다. 이어서, 이 시험편을 30 ℃ 의 증류수 1000 g 중에 침지하였다. 30 분간 침지 후에 시험편을 꺼내고, 여과지로 표면의 물을 빨아 들인 후, 그 질량 (We) 을 측정하였다. 이어서 시험편을, 열풍 건조기에 넣고, 105 ℃ 에서 16 시간 건조한 후, 그 질량 (Wf) 을 측정하였다. 얻어진 질량 We 및 Wf 로부터, 이하의 식에 의해, PVA 필름의 팽윤도를 구하였다.

팽윤도 (％) = (We/Wf)×100

<연신시의 한계 연신 배율 평가>

이하의 실시예 또는 비교예에 있어서 편광 필름을 제조할 때의 PVA 필름의 파단 배율에 의해, 연신시의 연신 끊어지기 어려움을 평가하였다. 즉, 편광 필름을 제조할 때의 연신 처리에 있어서의 1 축 연신의 파단 배율을 10 회 측정하고, 그 평균값을 한계 연신 배율로서, 이하의 기준으로 평가하였다.

A … 한계 연신 배율이 6.6 배 이상

B … 한계 연신 배율이 6.5 배 이상이고, 6.6 배 미만

C … 한계 연신 배율이 6.5 배 미만

<편광판의 불균일 평가>

실시예 1 에 기재된 방법으로 얻어진 편광판 샘플을 30 cm×30 cm 로 커트하고, 패러렐 니콜 상태의 2 장의 편광판 (단체 투과율 43.5 ％, 편광도 99.9 ％) 의 사이에, 각각의 편광판에 대하여 샘플의 편광판이 크로스 니콜 상태가 되도록 끼우고, 휘도 40000 cd/m² 의 백라이트를 사용하여 투과 모드로 광학적인 편광 불균일을 육안으로 관찰하여, 이하의 기준으로 평가하였다.

A … 색 불균일 있음

B … 색 불균일 없음

[실시예 1]

PVA (비누화도 99.9 몰％, 중합도 2400) 100 질량부, 가소제로서 글리세린 10 질량부, 계면 활성제로서 라우르산디에탄올아미드 0.1 질량부 및 물 233 질량부를 사용하여 용융 압출기로 용융 혼합해서 제막 원액 (휘발 분율 70 질량％) 을 조제하였다. 다음으로, T 다이로부터 지지체 (표면 온도 98 ℃) 상에 막형상으로 토출하여, 지지체 상에 PVA 막을 형성하였다. 토출한 PVA 막의 수분율이 24 ％ 가 된 시점에서 롤의 속도비 제어에 의해 드로우비를 1.10 으로 하여, 연신하였다. 후반의 열처리 롤로, 105 ℃ 에서 접촉 열처리를 실시하여, 폭 5 m 이고 막두께 60 ㎛ 인 PVA 필름을 얻었다. 또한, 드로우시의 수분율은, 반송되는 PVA 필름을, 드로우를 가하는 롤 사이에서 잡아당겨 찢고, 질량 (Ww) 을 측정한 후, 필름을 열풍 건조기에 넣고, 105 ℃ 에서 16 시간 건조시킨 후, 그 질량 (Wd) 을 측정하였다. 필름의 수분율은 이하의 식으로 산출하였다.

필름 수분율 (％) = (Ww－Wd)/Ww×100

얻어진 PVA 필름을 폭 650 mm 로 슬릿하고, 이 필름에 대해 팽윤 처리, 염색 처리, 가교 처리, 연신 처리, 세정 처리, 건조 처리를 이 순서로 실시하여 편광 필름을 연속적으로 제조하였다. 팽윤 처리는, 25 ℃ 의 순수 (팽윤 처리액) 에 침지하면서 길이 방향으로 2.00 배로 1 축 연신하여 실시하였다. 염색 처리는, 온도 32 ℃ 의 요오드화칼륨/요오드 수용 염색액 (염색 처리액) (요오드화칼륨/요오드 (질량비) 23, 요오드 농도 0.03 ∼ 0.05 질량％) 에 침지하면서 길이 방향으로 1.26 배로 1 축 연신하여 실시하였다. 이 염색 처리에서는, 연신 처리에 있어서의 1 축 연신 후에 얻어지는 편광 필름의 단체 투과율이 43.5 ％±0.2 ％ 의 범위가 되도록, 염색 처리액에 있어서의 요오드 농도를 0.03 ∼ 0.05 질량％ 의 범위 내에서 조정하였다. 가교 처리는, 32 ℃ 의 붕산 수용액 (가교 처리액) (붕산 농도 2.6 질량％) 에 침지하면서 길이 방향으로 1.19 배로 1 축 연신하여 실시하였다. 연신 처리는, 55 ℃ 의 붕산/요오드화칼륨 수용액 (연신 처리액) (붕산 농도 2.8 질량％, 요오드화칼륨 농도 5 질량％) 에 침지하면서 길이 방향으로 2.00 배로 1 축 연신하여 실시하였다. 세정 처리는, 22 ℃ 의 요오드화칼륨/붕산 수용액 (세정 처리액) (요오드화칼륨 농도 3 ∼ 6 질량％, 붕산 농도 1.5 질량％) 에 연신하지 않고서 12 초간 침지함으로써 실시하였다.

[실시예 2 ∼ 4, 비교예 1 ∼ 3]

PVA 필름의 제조 조건을 표 1 에 나타내는 것과 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, PVA 필름의 제조 및 평가를 실시하였다. 또한, 제막 원액의 휘발 분율은, 용융 압출기로 용융 혼합하는 물의 양을 조제함으로써, 조정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

상기의 결과로부터, 본 발명의 PVA 필름은, 연신 가공시의 색 불균일이 억제된 것임을 알 수 있다.

Claims (9)

1. 필름 표면의 임의의 점 F₀ 의 막두께 프로파일을 F₀(x), F₀ 으로부터 TD 방향으로 -100 mm 의 점의 막두께 프로파일을 F_-100(x), F₀ 으로부터 TD 방향으로 -200 mm 의 점의 막두께 프로파일을 F_-200(x), F₀ 으로부터 TD 방향으로 +100 mm 의 점의 막두께 프로파일을 F₊₁₀₀(x), F₀ 으로부터 TD 방향의 +200 mm 의 점의 막두께 프로파일을 F₊₂₀₀(x) 로 한 경우에, 각각의 막두께 프로파일의 MD 방향의 미분값인 F'₀(x), F'_-100(x), F'_-200(x), F'₊₁₀₀(x) 및 F'₊₂₀₀(x) 의 MD 방향의 평균으로 나타내는 평균 경사치가 0.02 이하이고, F'₀(x) 가 극소치를 나타내는 점을 C_n (n = 1, 2, 3…) 으로 한 경우의 ｜F'_-100(C_n)－F'₀(C_n)｜, ｜F'_-200(C_n)－F'₀(C_n)｜, ｜F'₊₁₀₀(C_n)－F'₀(C_n)｜, 및 ｜F'₊₂₀₀(C_n)－F'₀(C_n)｜ 의 평균치로 정의되는 위상 파라미터 (θ) 가 0.015 이상인, 폴리비닐알코올 필름.
2. 제 1 항에 있어서,
   폭이 4 m 이상인, 폴리비닐알코올 필름.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   팽윤도가 170 ∼ 220 ％ 인, 폴리비닐알코올 필름.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   두께가 30 ㎛ ∼ 65 ㎛ 인, 폴리비닐알코올 필름.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   광학용 필름 제조용 필름인, 폴리비닐알코올 필름.
6. 제 5 항에 있어서,
   광학용 필름이 편광 필름인, 폴리비닐알코올 필름.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 폴리비닐알코올 필름을 사용하여 제조되는 편광 필름.
8. 제 7 항에 기재된 편광 필름의 적어도 편면에 보호 필름을 첩부하여 제조되는 편광판.
9. 32 질량％ 농도 이하의 폴리비닐알코올 수용액을 사용하여 폴리비닐알코올 필름을 형성하고, 폴리비닐알코올 필름의 수분율이 20 질량％ 이상일 때, 1.075 ∼ 1.135 의 연신비로 연신하는 공정을 갖는, 폴리비닐알코올 필름의 제조 방법.