WO2014073812A1 - 편광자의 수절방법 - Google Patents

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WO2014073812A1
WO2014073812A1 PCT/KR2013/009550 KR2013009550W WO2014073812A1 WO 2014073812 A1 WO2014073812 A1 WO 2014073812A1 KR 2013009550 W KR2013009550 W KR 2013009550W WO 2014073812 A1 WO2014073812 A1 WO 2014073812A1
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WO
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byk
polarizer
surfactant
solution
cutting
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PCT/KR2013/009550
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English (en)
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조천희
노기나오야수
유병묵
정재욱
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동우화인켐 주식회사
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/42—Block-or graft-polymers containing polysiloxane sequences
    • C08G77/46—Block-or graft-polymers containing polysiloxane sequences containing polyether sequences

Definitions

  • the present invention relates to a method for cutting polarizers, and more particularly, to a method for cutting polarizers which improves the water cutting property of the surface of the polarizer.
  • Liquid crystal display devices used in watches, mobile phones, PDAs, laptops, PC monitors, DVD players, and TVs are rapidly increasing in usage.
  • the polarizer is used as a basic component of the liquid crystal display.
  • Polarizers are generally prepared by swelling, dyeing, crosslinking, stretching, washing, and drying a polymer film such as a polyvinyl alcohol (PVA) film.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the stretching process may be carried out separately, but in many cases of the swelling process, the dyeing process, and the crosslinking process may be performed at the same time, the stretching process and each other process may not be distinguished in many cases.
  • a washing bath may be formed and a washing process may be performed, respectively.
  • the cleaning process is a wet cleaning process in which residual impurities adhered to the surface of the polarizer are removed using a cleaning liquid during the previous processes.
  • the cleaning solution used in the wet cleaning process is a water-repellent process that is completely removed from the polarizer after the cleaning process. If the cleaning solution is not removed, impurities dissolved / dispersed in the cleaning solution may remain on the surface of the polarizer, causing defects. have.
  • An object of the present invention is to provide a cutting method for improving the cutting property of a polarizer surface.
  • another object of the present invention is to provide a method of cutting the polarizer, which improves the cutting property on the surface of the polarizer of the treatment solution used in manufacturing the polarizer.
  • the surfactant is at least one selected from the group consisting of ionic surfactants, nonionic surfactants, silicone-based surfactants and fluorine-based surfactants.
  • the silicone surfactant is BYK-301, BYK-306, BYK-307, BYK-320, BYK-325, BYK-331, BYK-333, BYK-335, BYK-337, At least one selected from the group consisting of BYK-341, BYK-344, BYK-346, BYK-347, BYK-348, BYK-349, BYK-370, BYK-375, BYK-377, and BYK-378 , The method of cutting the polarizer.
  • surfactant is a silicone-based surfactant
  • a surfactant may be added to the treatment solution used in the production of the polarizer by a wet process, thereby improving the water-repellency at the surface of the polarizer of the treatment solution.
  • crosslinking solution for producing polarizer of the present invention is completely removed from the surface of the polarizer, other impurities remaining on the surface of the polarizer may be completely removed together.
  • the cleaning solution maintains at least the same cleaning power and has improved water-repellency so that it does not remain on the surface of the polarizer during the cutting step, thereby effectively removing impurities on the surface of the polarizer. Can be.
  • this invention adds surfactant to the processing solution used for the wet process after the said dyeing step,
  • the process solution to the surface of a polarizer It relates to a method of cutting the polarizer to lower the contact angle of the improved polarization on the surface of the polarizer.
  • the wet manufacturing process of a polarizer typically includes a swelling process, a dyeing process, a crosslinking process, an extending process, and a washing process, and each process is performed by immersing the polarizer polymer film in the solution tank containing a process solution.
  • the stretching process may be performed outside the solution tank.
  • the treatment solution remaining on the surface of the polarizer may cause defects of the polarizer if it is not removed because impurities are dissolved or dispersed.
  • the present invention solves the above problems by adding a surfactant to the treatment solution used in the wet process after the dyeing step, thereby improving the water-repellency at the polarizer surface of the treatment solution.
  • Surfactants are added to the treatment solution to improve the cutting properties by lowering the contact angle of the treatment solution on the surface of the polarizer.
  • the surfactant according to the present invention may be used alone or in combination of two or more kinds of ionic surfactants, nonionic surfactants, silicone surfactants, and fluorine surfactants.
  • the treatment used during the manufacturing process of the polarizer is performed. Silicone-based surfactants having excellent compatibility with the solution can be used.
  • ionic surfactant at least one of anionic surfactant, cationic surfactant and amphoteric surfactant can be used.
  • carboxylate surfactants As the anionic surfactant, carboxylate surfactants, sulfonate surfactants, sulfate ester salt surfactants, phosphate ester salt surfactants and the like used in the art may be used alone or in combination of two or more thereof.
  • Carboxylate surfactants include higher fatty acid alkali salts, N-acrylic amino acid salts, alkyl ether carbonates, acylated peptides, and the like.
  • Sulfonate surfactants include dodecylbenzene sulfonate, alkylbenzene sulfonate, and alpha-olefins.
  • Sulfonic acid salts lignosulfonate salts, sulfo-carboxyl compounds, and the like.
  • sulfate ester salt surfactants include sulfated oils, alkyl sulfates, alkyl ether sulfates, alkylaryl ether sulfates, and alkylamide sulfates.
  • phosphate ester salt surfactant include alkyl phosphates, alkyl ether phosphates, and alkyl aryl ether phosphates.
  • an aliphatic amine salt used in the art a quaternary ammonium salt surfactant, an aromatic quaternary ammonium salt surfactant, a heterocyclic quaternary ammonium salt surfactant, or the like may be used alone or in combination of two or more thereof.
  • Commercially available products include Nippon Pure Chemicals' SAT-6C and Ecogreen's ROFAMIN ST.
  • amphoteric surfactant may be used alone or in combination of two or more of betaine-based surfactants, amidazoline-based surfactants, beta-alline-based surfactants, amino-based surfactants and the like used in the art.
  • the nonionic surfactants may be used alone or in combination of two or more of an ether surfactant, an ester ether surfactant, an ester surfactant, a nitrogen-containing surfactant, and the like used in the art.
  • the ether surfactants include alkyl and alkylaryl polyoxyethylene ethers, alkylaryl formaldehyde condensed polyoxyethylene ethers, block copolymers having polyoxypropylene as a lipophilic agent, and ester ether surfactants are glycerin esters. Polyoxyethylene ether of sorbitan, polyoxyethylene ether of sorbitan ester, polyoxyethylene ether of sorbitol ester and the like. And sugar esters.
  • the nitrogen-containing surfactants include fatty acid alkanolamides, polyoxyethylene fatty acid amides, polyoxyethylene alkylamines, and amine oxides. Commercially available products include KAO's HOMOTEX PT.
  • alkyl and alkanes may be independently alkyl and alkanes having 1 to 20 carbon atoms, and aryl may be aryl having 6 to 18 carbon atoms.
  • Silicone-based surfactants may be used without particular limitation to the silicone-based surfactant used in the art.
  • Commercially available products include BYK-301, BYK-306, BYK-307, BYK-320, BYK-325, BYK-331, BYK-333, BYK-335, BYK-337, BYK-341, and BYK-344.
  • the silicone-based surfactant includes a silicone compound, more preferably a silicone compound that hydrogen bonds with the polarizer.
  • Silicone-based surfactants that form hydrogen bonds with the polarizers can be preferably used because they do not form precipitates in the treatment solution, and thus can be added to the crosslinking solution.
  • the contact angle with respect to the polarizer surface of the crosslinking solution may be lowered.
  • the crosslinking solution having a low contact angle with respect to the surface of the polarizer is improved in the water-repelling effect and can be substantially completely removed from the surface of the polarizer even if the water-repelling process is performed immediately without undergoing a wet cleaning process.
  • fluorine-based surfactants used in the art may be used without particular limitation.
  • any surfactant that includes a fluorine-based compound may be used without limitation. More specific examples thereof include an ionic fluorine-based surfactant, and commercially available products include BYK-388 manufactured by BYK.
  • the surfactant except for the silicone-based surfactant in the above-described surfactant may cause precipitation in the treatment solution, it is added to the cleaning liquid used in the cleaning process during the manufacturing process good.
  • the cleaning liquid according to the present embodiment may include a surfactant to lower the contact angle of the cleaning liquid to the polarizer surface.
  • the cleaning liquid having a low contact angle with respect to the polarizer surface is improved in the water repellency and does not remain on the polarizer surface in the water cutting process.
  • Surfactant according to the present invention may be included in 0.05 to 10% by weight, preferably 0.3 to 10% by weight, more preferably 0.5 to 10% by weight relative to the total weight of the treatment solution. If the content is less than 0.05% by weight, the surface contact angle improvement is insignificant, and it is difficult to improve the cutting effect. If the content is more than 10% by weight, the adhesion between the polarizer and the protective film may be reduced.
  • the treatment solution of the present invention containing a surfactant as described above is preferable in order to ensure excellent water-repellency that the contact angle on the surface of the polarizer is 30 ° or less.
  • the method of cutting the polarizer of the present invention described above can be usefully applied to the manufacturing process of the polarizer.
  • the method of cutting the polarizer according to the present invention will be described in more detail.
  • the polarizer is a dichroic dye adsorbed on the stretched polymer film.
  • the polymer film constituting the polarizer is not particularly limited as long as it is a film that can be dyed with a dichroic substance such as iodine, and specifically, a polyvinyl alcohol-based film, an ethylene-vinyl acetate copolymer film, and an ethylene-vinyl alcohol copolymer film.
  • Hydrophilic polymer films such as cellulose films, partially gumified films thereof, and the like; Or a polyene alignment film such as a dehydrated polyvinyl alcohol-based film, a dehydrochloric acid-treated polyvinyl alcohol-based film, or the like.
  • polyvinyl alcohol-based films are preferred in that they are excellent in effect of enhancing uniformity in polarization degree and excellent in dyeing affinity for dichroic substances.
  • it may be a polyvinyl alcohol film obtained by saponifying a polyvinyl acetate resin.
  • polyvinyl acetate type resin the copolymer etc. of vinyl acetate and the other monomer copolymerizable with this besides the polyvinyl acetate which is a homopolymer of vinyl acetate are mentioned.
  • an unsaturated carboxylic acid type, an unsaturated sulfonic acid type, an olefin type, a vinyl ether type, an acrylamide type monomer which has an ammonium group, etc. are mentioned.
  • the polyvinyl alcohol-based resin may be modified, for example, polyvinyl formal or polyvinyl acetal modified with aldehydes may be used.
  • Saponification degree of polyvinyl alcohol-type resin is 85-100 mol% normally, Preferably it is 98 mol% or more.
  • the degree of polymerization of the polyvinyl alcohol-based resin is usually 1,000 to 10,000, preferably 1,500 to 5,000.
  • What formed such a polyvinyl alcohol-type resin into a film is used as a raw film of a polarizer.
  • the film formation method of polyvinyl alcohol-type resin is not specifically limited, A well-known method can be used.
  • the film thickness of the raw film is not particularly limited, and may be, for example, 10 to 150 ⁇ m.
  • the swelling process is immersed in the swelling tank filled with the swelling liquid before dyeing the unstretched polyvinyl alcohol-based film, to remove impurities such as dirt or antiblocking agent deposited on the surface of the polyvinyl alcohol-based film, and polyvinyl alcohol-based It is a process for improving the physical properties of the polarizer by swelling the film to improve the stretching efficiency and to prevent dyeing unevenness.
  • the swelling liquid water (pure water, deionized water) can be generally used alone, and when a small amount of glycerin or potassium iodide is added thereto, the processability can be improved together with the swelling of the polymer film. It is preferable that content of glycerin is 5 weight% or less with respect to 100 weight% of swelling liquid, and content of potassium iodide is 10 weight% or less.
  • boric acid, chlorides, inorganic acids, inorganic salts, water-soluble organic solvents, alcohols and the like may be further added in the range of about 0.01-10% by weight.
  • the temperature of a swelling tank is 20-45 degreeC, More preferably, it is 25-40 degreeC.
  • the execution time (swelling tank dipping time) of the swelling step is preferably 180 seconds or less, and more preferably 90 seconds or less. When the immersion time is within the above range, the swelling can be prevented from becoming saturated due to excessive swelling, and the breakage due to softening of the polyvinyl alcohol-based film can be prevented, and the adsorption of iodine is uniform in the dyeing step, thereby improving polarization degree. have.
  • the stretching process may be performed together with the swelling process, wherein the stretching ratio is preferably about 1.1 to 3.5 times.
  • the swelling process can be omitted and swelling can be performed simultaneously in the dyeing process.
  • the dyeing process is a process of adsorbing iodine on a polyvinyl alcohol-based film by immersing the polyvinyl alcohol-based film in a dye bath filled with a dye solution containing a dichroic substance, for example, iodine.
  • the iodine molecule is arranged in parallel with the stretching direction of the polyvinyl alcohol-based film when the dyed polyvinyl alcohol-based film or the dyed polyvinyl alcohol-based film is dyed. Since the iodine molecules arranged in this way have high dichroism, light oscillating in the stretching direction is absorbed, and light oscillating perpendicular to the stretching direction is transmitted. As a result, polarized light vibrating in a specific direction can be obtained from natural light transmitted through the polarizing plate.
  • the dyeing solution may include water, a water-soluble organic solvent or a mixed solvent thereof and iodine.
  • the content of iodine is preferably 0.4 to 400 mmol / L, more preferably 0.8 to 275 mmol / L, and most preferably 1 to 200 mmol / L, based on 100% by weight of the aqueous solution for dyeing.
  • iodide may be further included as a dissolution aid.
  • potassium iodide lithium iodide, sodium iodide, zinc iodide, aluminum iodide, lead iodide, copper iodide, barium iodide, calcium iodide, tin iodide, titanium iodide, etc. may be used alone or in combination of two or more thereof.
  • potassium iodide is preferred in view of its high solubility in water.
  • the content of iodide is preferably 0.010 to 10% by weight, more preferably 0.100 to 5% by weight based on 100% by weight of the dye solution.
  • boric acid for example, boric acid, zinc chloride, cobalt chloride, etc.
  • compounds other than iodide for example, boric acid, zinc chloride, cobalt chloride, etc.
  • boric acid is added in this process, it is distinguished from the following crosslinking (boric acid treatment) process in that it is used together with iodine.
  • the temperature of a dye bath is 5-42 degreeC, More preferably, it is 10-35 degreeC.
  • the immersion time of the polyvinyl alcohol-based film in the dyeing tank is not particularly limited, preferably 1 to 20 minutes, more preferably 2 to 10 minutes.
  • the stretching process may be performed together with the dyeing process, in which case the cumulative stretching ratio is preferably 1.1 to 4.0 times.
  • cumulative draw ratio represents the value of the product of draw ratios in each step.
  • the crosslinking process is a process of fixing the adsorbed iodine molecules by immersing the dyed polyvinyl alcohol-based film in an aqueous solution for crosslinking so that the dyeability by physically adsorbed iodine molecules is not lowered by the external environment.
  • Dichroic dyes are not often eluted in a humid environment, but iodine is often dissolved or sublimed depending on the environment when the crosslinking reaction is unstable, and sufficient crosslinking reaction is required.
  • the crosslinking process is important since it is generally required to be drawn at the largest draw ratio in the crosslinking process.
  • the crosslinking solution includes water as a solvent, a boron compound such as boric acid, sodium borate, iodide, and the like, and may further include an organic solvent that is mutually soluble with water.
  • a surfactant preferably silicone-based surfactant.
  • the boron compound provides short crosslinking and stiffness to suppress wrinkles during the process, thereby improving handleability and forming iodine orientation.
  • the content of the boron compound is preferably 1 to 10% by weight, more preferably 2 to 6% by weight relative to 100% by weight of the aqueous solution for crosslinking.
  • Iodide is used to prevent uniformity of the degree of polarization in the plane of the polarizer and desorption of the dye iodine.
  • the iodide may be the same as the one used in the dyeing process, the content may be 0.05 to 15% by weight relative to 100% by weight of the crosslinking aqueous solution, preferably 0.5 to 11% by weight. If the content is less than 0.05% by weight, the iodine ions in the film is released, the transmittance is increased and the color value of the polarizer is changed to require an additional step to control this, if more than 15% by weight iodine ions in the aqueous solution film There is a problem that the penetration rate is reduced by penetration.
  • the temperature of the crosslinking bath is 20 to 70 ° C.
  • the immersion time of the polyvinyl alcohol-based film in the crosslinking bath may be 1 second to 15 minutes, and preferably 5 seconds to 10 minutes.
  • the stretching process may be performed together with the crosslinking process, and in this case, the stretching process may be performed such that the total cumulative stretching ratio is 3.0 to 7.0 times.
  • the stretching process may be performed together with at least one of a swelling process, a dyeing process and a crosslinking process, or may be performed in air or an inert gas while transferring the film after the above processes, or separately stretched with an aqueous solution for stretching. It may also be carried out in an independent stretching process using a bath.
  • the unstretched polyvinyl alcohol-based film may be stretched in air or an inert gas before the swelling process, and then the film may be swelled, dyed, crosslinked, washed, and dried.
  • stretching may be performed in one process and you may carry out in two or more processes, it is preferable to carry out in two or more processes. Stretching can be performed by the method of making the circumferential speed difference of a nip roll, etc. Further, as in the swelling process, expander rolls, spiral rolls, crown rolls, cross guiders, bend bars and the like can be installed in the bath and / or at the bath entrance.
  • the final draw ratio is about 4.5 to 7.0 times, preferably about 5.0 to 6.5 times.
  • a wet cleaning process may be optionally performed.
  • the surfactant when added to the crosslinking solution, for example, it may be performed after the swelling and / or dyeing process, and when the surfactant is not added to the crosslinking solution, it may be performed after the crosslinking process.
  • the wet cleaning process is a process of removing unnecessary residues such as boric acid attached to the polyvinyl alcohol-based film in the previous process by immersing the polyvinyl alcohol-based film in the manufacturing process in the washing tank filled with the cleaning liquid.
  • the washing liquid may be water (pure water, deionized water), and iodide may be further added as necessary.
  • iodide may be further added as necessary.
  • the present invention may further include the above-described surfactant.
  • the temperature of a water washing tank is 5-60 degreeC, More preferably, it is 10-40 degreeC.
  • the cleaning process may be carried out whenever the previous steps such as dyeing, crosslinking or stretching are completed as necessary. In addition, it may be repeated one or more times, and the number of repetitions is not particularly limited.
  • the water cutting step is a step of removing a liquid component including a treatment solution remaining on the surface of the polyvinyl alcohol-based film which has been dyed, crosslinked and drawn.
  • the cutting process may be performed using a glass bar, an air knife, a nip roll, or the like.
  • the above method may be used alone or in combination, and may be repeated one or more times. The number of repetitions is not particularly limited.
  • the treatment solution added with the surfactant according to the present invention since the treatment solution has a relatively low contact angle with the surface of the polyvinyl alcohol-based film (polarizer), the treatment solution can be easily removed in the cutting process. As a result, a polyvinyl alcohol-based film in which impurities are also effectively removed with the treatment solution can be obtained.
  • the drying step is a step of drying the cut polyvinyl alcohol-based film and further improving the orientation of the iodine molecules salted by the neck-in by drying to obtain a polarizer having excellent optical properties.
  • drying method natural drying, air drying, heat drying, far infrared drying, microwave drying, hot air drying, etc. may be used. Recently, microwave drying, which activates and dries only water in a film, is newly used. Drying is mainly used.
  • hot air drying may be performed at 20 to 90 ° C. for 1 to 10 minutes.
  • the drying temperature is preferably low in order to prevent deterioration of the polarizer, more preferably 80 ° C. or less, and most preferably 60 ° C. or less.
  • a transparent unstretched polyvinyl alcohol film (VF-PS, KURARAY) having a degree of saponification of 99.9% or more was swelled by immersion in water (deionized water) at 30 ° C. for 2 minutes, and then 3.5 mmol / L of iodine and 2 wt% of potassium iodide It was dyed by immersion for 4 minutes in an aqueous solution for dyeing at 30 °C containing. At this time, in the swelling and dyeing process, the stretching process was also performed so as to have a draw ratio of 1.3 times and 1.4 times, respectively. Subsequently, in an aqueous solution at 50 ° C.
  • crosslinking solution containing 10% by weight of potassium iodide, 3.7% by weight of boric acid, and 0.3% by weight of a quaternary ammonium salt surfactant SAT-6C (manufactured by Japan Pure Chemical Industries, Ltd.) for 2 minutes It was immersed and crosslinked. At this time, stretching was also performed so that the total cumulative stretching ratio was 6.0 times in the crosslinking process. Subsequently, the glass bar was used to perform the cutting process, and the polyvinyl alcohol film completed until the cutting process was dried in an oven at 60 ° C. for 4 minutes to prepare a polarizer. A triacetyl cellulose (TAC) film was laminated on both surfaces of the prepared polarizer to prepare a polarizing plate.
  • TAC triacetyl cellulose
  • a polarizing plate was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the surfactant was used in the components and contents shown in Table 1.
  • Examples 11 to 16 using the cleaning solution was carried out after the cross-linking process of the wet cleaning step of immersing the polyvinyl alcohol film for 10 seconds in an aqueous solution (cleaning solution) of 10 °C
  • Comparative Example 1 was poly
  • a wet cleaning step of immersing the vinyl alcohol film for 10 seconds was performed after the crosslinking process.
  • the auto-inspector measured the number of defacts detected by the auto-inspector per 1m of polarizer.
  • the contact angle of the manufactured polarizer was measured.
  • a cutter blade was placed between each film (between the polarizer and the polarizer protective film) of the polarizing plate, and the method of entering the blade when pushing the blade was evaluated by the following criteria. .
  • X When pushing on a blade, a blade enters in between at least one film.
  • the prepared polarizing plate was left to stand for 24 hours in an environment of 23 ° C. and a relative humidity of 55%, and then tested for water resistance.
  • the polarizing plate was cut
  • the sample exhibits a unique color uniformly over the entire surface due to iodine adsorbed to the polarizer. About 80% of the lengthwise direction of the sample is immersed in a 60 degreeC warm water bath and maintained for 4 hours.
  • the sample is taken out of the water bath to wipe off the moisture and measure the shrinkage of the polarizer. Specifically, the distance from the end of the protective film in the center of the short side of the sample to the end of the contracted polarizer was measured, which was defined as the shrinkage length.
  • the shrinkage length was measured by immersion of hot water, iodine elutes from the periphery of the polarizer in contact with the warm water, and a part where color is missing is formed in the periphery of the sample. The discoloration degree was measured from the end of the contracted polarizer in the center of the short side of the sample to the region in which the color peculiar to the polarizing plate remained, which was defined as the iodine omission length.
  • the sum of the shrinkage length and the iodine omission length was taken as the total erosion length, i.e., the total erosion length is the distance from the end of the sample at the center of the short side of the sample to the region in which the color peculiar to the polarizing plate remains. It can be judged that the smaller the shrinkage length, the iodine omission length and the total erosion length, the higher the adhesion (hot water resistance) in the presence of water.
  • the contact angle is less than 30 ° in the case of the embodiments it can be seen that the foreign matter is further reduced, and in the embodiments it can be seen that the silicon-based surfactant is more preferable because no precipitation occurs.
  • Example 17 in which the surfactant is included in an excessive amount, it can be seen that the adhesive strength of the polarizer to the protective film is somewhat reduced.

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Abstract

본 발명은 편광자 제조용 가교액 및 이를 이용한 편광자의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 계면활성제를 포함함으로써, 편광자 표면에 대한 접촉각을 낮춰 편광자 표면에서의 수절성을 개선하여 가교 후 습식 세정이 필요없는 편광자 제조용 가교액 및 이를 이용한 편광자의 제조방법에 관한 것이다.

Description

편광자의 수절방법
본 발명은 편광자의 수절방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 편광자 표면의 수절성(水切性)을 개선하는 편광자의 수절방법에 관한 것이다.
시계, 휴대전화, PDA, 노트북, PC 용 모니터, DVD 플레이어, TV 등에서 사용되는 액정 표시 장치는 급격하게 사용량이 증가하고 있는 추세이다. 액정 표시 장치의 기본적인 구성 요소로 편광자가 사용된다.
편광자는 일반적으로 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, PVA) 필름 등의 고분자 필름을 팽윤, 염색, 가교, 연신, 수세 및 건조시켜 제조된다. 다만 실제 제조 공정에 있어서 연신공정은 별도로 수행될 수도 있으나, 팽윤공정, 염색공정, 가교 공정의 어느 공정에 있어서 동시에 수행되는 경우도 많아 연신 공정과 다른 각 공정을 구분할 수 없는 경우도 많다. 또한, 팽윤공정, 염색공정, 가교공정의 전후에는, 각각 세정욕을 형성하여 세정공정을 실시하는 경우가 있다.
통상적으로 편광자의 가교 공정이 완료된 후 세정 공정은 이전 공정들을 거치는 동안 편광자 표면에 부착된 잔류 불순물들을 세정액을 사용하여 제거하는 습식 세정 공정이다.
그런데, 이러한 습식 세정 공정에 사용되는 세정액은 세정 공정 후 편광자에서 완전히 제거하는 수절 공정이 수행되는데, 세정액이 제거되지 못하면, 세정액에 용해/분산된 불순물이 편광자 표면에 남게 되어 불량의 원인이 될 수 있다.
본 발명은 편광자 표면의 수절성을 향상시키는 수절 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 편광자 제조 시 사용되는 처리 용액의 편광자 표면에서의 수절성을 향상시키는 편광자의 수절방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
1. 이색성 물질을 연신된 고분자 필름에 염색시켜 제조되는 편광자의 습식 제조 공정에 있어서, 상기 염색 단계 이후의 습식 공정에 사용되는 처리용액에 계면활성제를 첨가하는, 편광자의 수절방법.
2. 위 1에 있어서, 상기 계면활성제는 이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 실리콘계 계면활성제 및 불소계 계면활성제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 편광자의 수절방법.
3. 위 2에 있어서, 상기 실리콘계 계면활성제는 실리콘계 화합물을 포함하는, 편광자의 수절방법.
4. 위 2에 있어서, 상기 실리콘계 계면활성제는 BYK사의 BYK-301, BYK-306, BYK-307, BYK-320, BYK-325, BYK-331, BYK-333, BYK-335, BYK-337, BYK-341, BYK-344, BYK-346, BYK-347, BYK-348, BYK-349, BYK-370, BYK-375, BYK-377 및 BYK-378로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 편광자의 수절방법.
5. 위 1에 있어서, 상기 처리용액은 가교액, 세정액 또는 이 둘 모두인 편광자의 수절방법.
6. 위 5에 있어서, 상기 처리용액이 가교액인 경우에는 첨가되는 계면활성제는 실리콘계 계면활성제인, 편광자의 수절방법.
7. 위 1에 있어서, 상기 계면활성제는 상기 용액조에 구비된 용액 총 중량에 대하여 0.05 내지 10중량%로 포함되는 편광자의 수절방법.
8. 위 1에 있어서, 상기 처리용액은 편광자 표면에 대한 접촉각이 30°이하인 편광자의 수절방법.
9. 팽윤 공정 및 염색 공정을 거친 편광자를 위 5의 가교액으로 가교시킨 후 수절공정을 수행하는 편광자의 수절방법.
10. 팽윤 공정, 염색 공정 및 가교 공정을 거친 편광자를 위 5의 세정액으로 세정한 후 수절공정을 수행하는 편광자의 수절방법.
본 발명에 따른 편광자의 수절방법은 습식 공정에 의한 편광자의 제조 시 사용되는 처리 용액에 계면활성제를 첨가하여, 처리 용액의 편광자 표면에서의 수절성(水切性)을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 편광자의 수절방법에 있어서, 처리 용액으로서 가교액에 계면활성제를 첨가할 경우, 가교 공정 후 별도의 습식 세정 공정이 필요하지 않다. 따라서, 경제적인 편광자 제조가 가능하다.
또한, 본 발명의 편광자 제조용 가교액은 편광자 표면에서 완전히 제거되므로 편광자 표면에 잔류하고 있는 다른 불순물도 함께 완전히 제거될 수 있다.
한편, 처리 용액으로서 세정액에 계면활성제를 첨가할 경우에는 세정액은 세정력을 최소한 동일하게 유지하면서도 개선된 수절성을 가지므로 수절 단계에서 편광자 표면에 잔류하지 않으며, 그에 따라 편광자 표면의 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명은, 이색성 물질을 연신된 고분자 필름에 염색시켜 제조되는 편광자의 습식 제조 공정에 있어서, 상기 염색 단계 이후의 습식 공정에 사용되는 처리용액에 계면활성제를 첨가함으로써, 편광자 표면에 대한 처리용액의 접촉각을 낮춰 편광자 표면에서의 수절성을 개선하는 편광자의 수절방법에 관한 것이다.
이하에서 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다.
편광자의 습식 제조 공정은 통상적으로 팽윤 공정, 염색 공정, 가교 공정, 연신 공정, 세정 공정을 포함하며, 각 공정은 편광자용 고분자 필름을 처리용액이 담긴 용액조에 침지하여 수행된다. 단, 연신 공정은 용액조 밖에서도 수행될 수 있다.
이와 같은 습식 제조 공정에 있어서, 습식 공정이 완료된 후 처리용액이 완전하게 제거되어야 할 필요가 있다. 편광자 표면에 잔류하는 처리용액은 불순물이 용해 또는 분산되어 있으므로 제거되지 못하면 편광자의 불량을 야기할 수 있다.
이에 본 발명은 염색 단계 이후의 습식 공정에 사용되는 처리용액에 계면활성제를 첨가함으로써, 처리용액의 편광자 표면에서의 수절성을 향상시켜 상기와 같은 문제점을 해결한다. 계면활성제는 처리용액에 첨가되어 편광자 표면에서의 처리용액의 접촉각을 낮춤으로써 수절성을 개선한다.
본 발명에 따른 계면활성제는 이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 실리콘계 계면활성제, 불소계 계면활성제를 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 편광자의 제조 공정 중 사용되는 처리용액과의 상용성이 우수한 실리콘계 계면활성제를 사용할 수 있다.
이온성 계면활성제로는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 양쪽성 계면활성제 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
음이온성 계면활성제로는 당분야에서 사용되는 카르복시산염 계면활성제, 술폰산염 계면활성제, 황산에스테르염 계면활성제, 인산에스테르염 계면활성제 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 카르복시산염 계면활성제로는 고급지방산 알칼리염, N-아크릴아미노산염, 알킬에테르 탄산염, 아실화펩티드 등을 들 수 있으며, 술폰산염 계면활성제로는 도데실벤젠 술폰산염, 알킬벤젠 술폰산염, 알파-올레핀 술폰산염, 리그노술폰산염, 술포-카르복실 화합물 등을 들 수 있으며, 황산에스테르염 계면활성제로는 황산화유, 알킬황산염, 알킬에테르황산염, 알킬아릴에테르황산염, 알킬아미드황산염 등을 들 수 있으며, 인산에스테르염 계면활성제로는 알킬인산염, 알킬에테르인산염, 알킬아릴에테르인산염 등을 들 수 있다.
양이온성 계면활성제로는 당분야에서 사용되는 지방족 아민염과 그의 4급암모늄염 계면활성제, 방향족 4급암모늄염 계면활성제, 복소환 4급암모늄염 계면활성제 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 시판되는 제품으로는 일본순약사의 SAT-6C, Ecogreen사의 ROFAMIN ST 등이 있다.
양쪽성 계면활성제는 당분야에서 사용되는 베타인계 계면활성제, 아미다졸린계 계면활성제, 베타-알라인계 계면활성제, 아미노계 계면활성제 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
비이온성 계면활성제는 당분야에서 사용되는 에테르계 계면활성제, 에스테르에테르계 계면활성제, 에스테르계 계면활성제, 함질소계 계면활성제 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 에테르계 계면활성제로는 알킬 및 알킬아릴폴리옥시에틸렌에테르, 알킬아릴포름알데히드축합 폴리옥시에틸렌 에테르, 폴리옥시프로필렌을 친유기로 하는 블록공중합체 등을 들 수 있으며, 에스테르에테르계 계면활성제로는 글리세린에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 솔비탄 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르, 솔비톨 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르 등을 들 수 있으며, 에스테르계 계면활성제로는 폴리에틸렌글리콜지방산에스테르, 글리세린에스테르, 솔비탄에스테르, 프로필렌 글리콜에스테르, 슈가에스테르 등을 들 수 있으며, 함질소계 계면활성제로는 지방산알카놀아미드, 폴리옥시에틸렌지방산아미드, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 아민 옥사이드 등을 들 수 있다. 시판되는 제품으로는 KAO사의 HOMOTEX PT 등이 있다.
전술한 계면활성제에 있어서, 알킬 및 알칸은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬 및 알칸일 수 있으며, 아릴은 탄소수 6 내지 18의 아릴일 수 있다.
실리콘계 계면활성제는 당분야에서 사용되는 실리콘계 계면활성제가 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 시판되는 제품으로는 BYK사의 BYK-301, BYK-306, BYK-307, BYK-320, BYK-325, BYK-331, BYK-333, BYK-335, BYK-337, BYK-341, BYK-344, BYK-346, BYK-347, BYK-348, BYK-349, BYK-370, BYK-375, BYK-377, BYK-378 등을 예로 들 수 있다.
바람직하게는, 실리콘계 계면활성제는 실리콘 화합물을 포함하며, 보다 바람직하게는 편광자와 수소 결합을 하는 실리콘 화합물을 포함한다. 편광자와 수소 결합을 하는 실리콘계 계면활성제는 처리용액 중에 침전물을 형성하지 않으므로 바람직하게 사용될 수 있으며, 따라서, 가교액에 첨가될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따라 실리콘 계면활성제가 가교액에 첨가되는 경우에는 가교액의 편광자 표면에 대한 접촉각을 낮출 수 있다. 편광자 표면에 대한 접촉각이 낮은 가교액은 수절 효과가 개선되어 추후 습식 세정 공정을 거치지 않고 바로 수절 공정을 수행하여도 편광자 표면에서 실질적으로 완전히 제거될 수 있다.
불소계 계면활성제로는 당분야에서 사용되는 불소계 계면활성제가 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 보다 구체적인 예를 들면, 불소계 화합물을 포함하는 계면활성제라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 보다 구체적인 예시로는 이온성 불소계 계면활성제를 들 수 있고, 시판되는 제품으로는, BYK사의 BYK-388 등이 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따라, 바람직하게는, 전술한 계면활성제 중에서 실리콘계 계면활성제를 제외한 계면활성제는 처리 용액 중에서 침전을 발생시킬 수 있으므로, 제조 공정 중 세정 공정에 사용되는 세정액에 첨가되는 것이 좋다. 본 구현예에 따른 세정액은 계면활성제를 포함하여 세정액의 편광자 표면에 대한 접촉각을 낮출 수 있다. 편광자 표면에 대한 접촉각이 낮은 세정액은 수절성이 개선되어 수절 공정에서 편광자 표면에 잔류하지 않는다.
본 발명에 따른 계면활성제는 처리용액 총 중량에 대하여 0.05 내지 10중량%, 바람직하게는 0.3 내지 10중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 10중량%로 포함될 수 있다. 함량이 0.05 중량% 미만이면 표면 접촉각 개선이 미미하여 수절효과 개선이 어려우며, 10중량% 초과이면 편광자와 보호 필름 사이의 접착성이 저하될 수 있다.
상기와 같이 계면활성제를 포함하는 본 발명의 처리용액은 편광자 표면에서의 접촉각이 30°이하인 것이 우수한 수절성을 확보하기 위해 바람직하다.
전술한 본 발명의 편광자의 수절방법은 편광자의 제조 공정에 유용하게 적용될 수 있다. 이하에서는 본 발명에 따른 편광자의 수절 방법을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
<편광자>
편광자는 연신된 고분자 필름에 이색성 색소가 흡착 배향된 것이다.
편광자를 구성하는 고분자 필름은 이색성 물질, 예컨대 요오드에 의해 염색 가능한 필름이라면 그 종류가 특별히 제한되지 않으며, 구체적으로 폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 필름, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 필름, 셀룰로오스 필름, 이들의 부분적으로 검화된 필름 등과 같은 친수성 고분자 필름; 또는 탈수 처리된 폴리비닐알코올계 필름, 탈염산 처리된 폴리비닐알코올계 필름 등과 같은 폴리엔 배향 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서 면내에서 편광도의 균일성을 강화하는 효과가 우수할 뿐만 아니라 이색성 물질에 대한 염색 친화성이 우수하다는 점에서 폴리비닐알코올계 필름이 바람직하다.
보다 바람직하게는, 폴리아세트산 비닐계 수지를 비누화하여 얻은 폴리비닐알코올계 필름일 수 있다. 폴리아세트산 비닐계 수지로는 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐 이외에, 아세트산 비닐과 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 아세트산 비닐과 공중합 가능한 다른 단량체로는 불포화 카르복시산계, 불포화 술폰산계, 올레핀계, 비닐에테르계, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드계 단량체 등을 들 수 있다.
또한 폴리비닐알코올계 수지는 변성된 것일 수도 있으며, 예를 들면 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말이나 폴리비닐아세탈 등도 사용할 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지의 비누화도는 통상 85 내지 100몰%이며, 바람직하게는 98몰% 이상인 것이 좋다. 또한 폴리비닐알코올계 수지의 중합도는 통상 1,000 내지 10,000이며, 바람직하게는 1,500 내지 5,000인 것이 좋다.
이러한 폴리비닐알코올계 수지를 막으로 형성한 것이 편광자의 원반 필름으로서 사용된다. 폴리비닐알코올계 수지의 막 형성 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 공지된 방법을 이용할 수 있다. 원반 필름의 막 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 10 내지 150㎛일 수 있다.
<팽윤공정>
팽윤공정은 미연신된 폴리비닐알코올계 필름을 염색하기 이전에 팽윤액으로 채워진 팽윤조에 침지하여, 폴리비닐알코올계 필름의 표면 상에 퇴적된 먼지나 블록킹방지제와 같은 불순물을 제거하고 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시켜 연신 효율을 향상시키고 염색 불균일성도 방지하여 편광자의 물성을 향상시키기 위한 공정이다.
팽윤액으로는 통상 물(순수, 탈이온수)을 단독으로 사용할 수 있으며, 여기에 소량의 글리세린 또는 요오드화칼륨을 첨가하는 경우 고분자 필름의 팽윤과 함께 가공성도 향상시킬 수 있다. 팽윤액 100중량%에 대하여 글리세린의 함량은 5중량% 이하이고, 요오드화칼륨의 함량은 10중량% 이하인 것이 바람직하다. 이 외에 붕산, 염화물, 무기산, 무기염, 수용성 유기 용매, 알콜류 등을 약 0.01-10 중량%의 범위로 더 첨가할 수 있다.
팽윤조의 온도는 20 내지 45℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 25 내지 40℃인 것이 좋다. 팽윤단계의 수행시간(팽윤조 침지 시간)은 180초 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 90초 이하인 것이 좋다. 침지시간이 상기 범위인 경우에는 팽윤이 과도하여 포화 상태가 되는 것을 억제할 수 있어, 폴리비닐알코올계 필름의 연화로 인한 파단을 방지하고 염색단계에서 요오드의 흡착이 균일하게 되어 편광도를 향상시킬 수 있다.
팽윤공정과 함께 연신공정이 수행될 수 있으며, 이때 연신비는 약 1.1 내지 3.5배인 것이 바람직하다. 팽윤 공정은 생략될 수 있으며, 염색공정에서 팽윤이 동시에 수행될 수 있다.
팽윤공정에서는 필름이 폭 방향으로 팽윤되어 필름에 주름이 발생하는 등의 문제가 생기기 쉽기 때문에, 익스팬더 롤(expander roll), 스파이럴 롤(spiral roll), 크라운 롤(crown roll), 크로스 가이더(cross guider), 벤드 바(bend bar), 텐터 크립(tenter crip) 등의 폭 확대 장치로 필름의 주름을 없애면서 필름을 반송시키는 것이 바람직하다.
<염색공정>
염색공정은 폴리비닐알코올계 필름을 이색성 물질, 예를 들어 요오드를 포함하는 염색액으로 채워진 염색조에 침지시켜 폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 흡착시키는 공정이다.
요오드 분자는 염색된 폴리비닐알콜계 필름을 연신하거나 또는 연신된 폴리비닐알콜계 필름을 염색하는 경우, 상기 폴리비닐알콜계 필름의 연신 방향과 나란히 배열되게 된다. 이와 같이 배열된 요오드 분자는 높은 2색성을 갖기 때문에 연신 방향으로 진동하는 빛은 흡수되고, 연신 방향에 수직으로 진동하는 빛은 투과된다. 그 결과, 편광판에 투과된 자연광으로부터 특정한 방향으로 진동하는 편광을 얻을 수 있게 된다.
염색액은 물, 수용성 유기용매 또는 이들의 혼합용매와 요오드를 포함할 수 있다. 요오드의 함량은 염색용 수용액 100중량%에 대하여 0.4 내지 400mmol/L인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8 내지 275mmol/L, 가장 바람직하게는 1 내지 200mmol/L인 것이 좋다. 염색 효율을 보다 향상시키기 위하여 용해보조제로서 요오드화물이 더 포함될 수 있다.
요오드화물로는 요오드화칼륨, 요오드화리튬, 요오드화나트튬, 요오드화아연, 요오드화알루미늄, 요오드화납, 요오드화구리, 요오드화바륨, 요오드화칼슘, 요오드화주석, 요오드화티타늄 등을 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있으며, 이들 중에서 요오드화칼륨이 물에 대한 용해도가 크다는 점에서 바람직하다. 요오드화물의 함량은 염색액 100중량%에 대하여 0.010 내지 10중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.100 내지 5중량%인 것이 좋다.
그리고, 요오드화물 이외의 화합물, 예컨대 붕산, 염화아연, 염화코발트 등을 함께 사용해도 된다. 본 공정에서 붕산을 첨가하게 되더라도 이는 요오드와 함께 사용된다는 점에서 하기의 가교(붕산 처리) 공정과 구별된다.
염색조의 온도는 5 내지 42℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 35℃인 것이 좋다. 또한, 염색조 내에서 폴리비닐알코올계 필름의 침지시간은 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 1 내지 20분, 보다 바람직하게는 2 내지 10분인 것이 좋다.
염색공정과 함께 연신공정이 수행될 수 있으며, 이 경우 누적 연신비는 1.1 내지 4.0배인 것이 좋다. 본 명세서에서 "누적 연신비"는 각 단계에서의 연신비의 곱의 값을 나타낸다.
<가교공정>
가교공정은 물리적으로 흡착되어 있는 요오드 분자에 의한 염색성이 외부 환경에 의해 저하되지 않도록 염색된 폴리비닐알코올계 필름을 가교용 수용액에 침지시켜 흡착된 요오드 분자를 고정시키는 공정이다.
이색성 염료는 내습 환경에서 용출되는 경우가 많지는 않으나, 요오드는 가교반응이 불안정한 경우 환경에 따라 요오드 분자가 용해 또는 승화되는 경우가 많아, 충분한 가교반응이 요구된다. 또한, 모든 폴리비닐알코올 분자와 분자 사이에 위치된 요오드 분자를 배향시켜 광학특성을 향상시키기 위해 일반적으로 가교공정에서 가장 큰 연신비로 연신되어야 하므로 가교공정이 중요하다.
가교액은 용매인 물과, 붕산, 붕산나트륨 등의 붕소 화합물, 요오드화물 등을 포함하며, 물과 함께 상호 용해 가능한 유기용매를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 구현예에 따라 전술한 계면활성제, 바람직하게는 실리콘계 계면활성제를 더 포함할 수 있다.
붕소 화합물은 짧은 가교결합과 강직성을 부여하여 공정 중 주름 발생을 억제함으로써 취급성을 향상시키고 요오드 배향을 형성하는 역할을 한다. 붕소 화합물의 함량은 가교용 수용액 100중량%에 대하여 1 내지 10중량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 내지 6중량%인 것이 좋다.
요오드화물은 편광자 면내에서의 편광도의 균일성과 염착된 요오드의 탈착을 방지하기 위하여 사용된다. 상기 요오드화물은 염색공정에서 사용된 것과 동일한 것을 사용할 수 있으며, 그 함량은 가교 수용액 100중량%에 대하여 0.05내지 15중량%일 수 있으며 바람직하게는 0.5 내지 11중량%인 것이 좋다. 함량이 0.05중량% 미만이면 필름내의 요오드 이온이 빠져 나와 투과율이 증가하고 편광자의 색상값이 변하게 되어 이를 조절하기 위한 추가 공정이 필요하게 되며, 15중량%를 초과하는 경우에는 수용액내의 요오드 이온이 필름으로 침투하여 투과율이 감소되는 문제가 있다.
가교조의 온도는 20 내지 70℃이고, 가교조에서의 폴리비닐알코올계 필름의 침지시간은 1초 내지 15분일 수 있으며, 바람직하게는 5초 내지 10분인 것이 좋다.
가교공정과 함께 연신공정이 수행될 수 있으며, 이 경우 총 누적 연신비가 3.0 내지 7.0배가 되도록 연신되는 것이 바람직하다.
<연신공정>
연신공정은 전술한 바와 같이, 팽윤공정, 염색공정, 가교공정 중 적어도 하나와 함께 수행되거나 상기 공정들 이후에 필름을 이송하면서 공기 또는 불활성 가스 중에서 수행될 수도 있고, 연신용 수용액으로 채워진 별도의 연신조를 이용한 독립적인 연신공정으로 수행될 수도 있다. 또는 팽윤 공정 전에 미연신된 폴리비닐알코올계 필름을 공기 또는 불활성 가스 중에서 연신한 후 그 필름을 팽윤, 염색, 가교, 세정 및 건조공정을 수행할 수도 있다.
연신은 하나의 공정에서 실시해도 되고, 2개 이상의 공정에서 실시해도 되지만, 2개 이상의 공정에서 실시하는 것이 바람직하다. 연신은 닙 롤의 주속 차이를 두는 등의 방법으로 실시될 수 있다. 또한, 팽윤 공정에서와 마찬가지로, 익스팬더 롤, 스파이럴 롤, 크라운 롤, 크로스 가이더, 벤드 바 등을 욕 중 및/또는 욕 출입구에 설치할 수 있다.
최종적인 연신 배율은 약 4.5∼7.0 배, 바람직하게는 약 5.0∼6.5 배이다.
<습식 세정공정>
본 발명의 제조방법에 있어서, 필요에 따라 선택적으로, 습식세정공정을 수행할 수 있다. 가교액에 계면활성제를 첨가한 경우에는, 예를 들어, 팽윤 및/또는 염색 공정 후에 수행될 수 있으며, 가교액에 계면활성제를 첨가하지 않은 경우에는 가교 공정 후에도 수행될 수 있다.
습식 세정공정은 제조 공정 중의 폴리비닐알코올계 필름을 세정액으로 채워진 수세조에 침지시켜 이전 공정 중에서 폴리비닐알코올계 필름에 부착된 붕산과 같은 불필요한 잔류물을 제거하는 공정이다.
세정액은 물(순수, 탈이온수)일 수 있으며, 필요에 따라 요오드화물이 더 첨가될 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 구현예에 따라 전술한 계면활성제를 더 포함할 수 있다.
수세조의 온도는 5 내지 60℃인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게 는 10 내지 40℃인 것이 좋다. 세정공정은 필요에 따라서 염색공정, 가교공정 또는 연신공정과 같은 이전 단계들이 완료될 때마다 수행될 수도 있다. 또한, 1회 이상 반복될 수도 있으며, 그 반복 횟수는 특별히 제한되지 않는다.
<수절공정>
수절공정은 염색, 가교 및 연신이 완료된 폴리비닐알코올계 필름의 표면에 잔류하는 처리용액을 포함하는 액상 성분을 제거하는 공정이다.
수절공정은 글래스바(Glass bar), 에어 나이프(Air knife), 닙롤(Nip-rol) 등을 사용하여 수행할 수 있으며, 상기 방법을 단독 또는 복합적으로 사용할 수 있으며, 1회 이상 반복될 수도 있으나, 그 반복 횟수는 특별히 제한되지 않는다.
본 발명에 따라 계면활성제가 첨가된 처리용액을 사용한 경우 처리용액이 폴리비닐알코올계 필름(편광자) 표면과의 접촉각이 상대적으로 낮으므로 수절공정에서 처리용액이 용이하게 제거될 수 있다. 그에 따라 그 표면에 불순물도 처리용액과 함께 효과적으로 제거된 폴리비닐알코올계 필름을 얻을 수 있다.
<건조공정>
건조공정은 수절된 폴리비닐알코올계 필름을 건조시키고, 건조에 의한 네크인으로 염착된 요오드 분자의 배향을 보다 향상시켜 광학특성이 우수한 편광자를 얻는 공정이다.
건조방법으로는 자연 건조, 에어 건조, 가열 건조, 원적외선 건조, 마이크로파 건조, 열풍 건조 등의 방법을 이용할 수 있으며, 최근에는 필름 내에 있는 물만을 활성화시켜 건조시키는 마이크로파 건조가 새롭게 이용되고 있으며, 통상 열풍 건조가 주로 사용되고 있다. 예를 들면, 20 내지 90℃에서 1 내지 10분 동안 열풍 건조될 수 있다. 또한, 건조온도는 편광자의 열화를 방지하기 위하여 낮은 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 80℃ 이하, 가장 바람직하게는 60℃ 이하인 것이 좋다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1
검화도가 99.9% 이상인 투명한 미연신 폴리비닐알코올 필름(VF-PS, KURARAY사)을 30℃의 물(탈이온수)에서 2분 동안 침지하여 팽윤시킨 후 요오드 3.5mmol/L와 요오드화칼륨 2중량%가 함유된 30℃의 염색용 수용액에 4분 침지하여 염색하였다. 이때, 팽윤 및 염색공정에서 각각 1.3배, 1.4배의 연신비가 되도록 연신공정도 함께 수행하였다. 이어서, 요오드화칼륨 10중량%, 붕산 3.7중량%, 양이온성 계면활성제인 4급 암모늄염 계면활성제 SAT-6C(일본순약주식회사 제조) 0.3중량%가 함유된 50℃의 수용액(가교액)에 2분 동안 침지하여 가교시켰다. 이때, 가교공정에서 총 누적 연신비가 6.0배가 되도록 연신도 함께 수행하였다. 이어서, Glass bar를 사용하여 수절공정을 실시하고, 수절공정까지 완료된 폴리비닐알코올 필름을 60℃의 오븐에서 4분 동안 건조시켜 편광자를 제조하였다. 제조된 편광자의 양면에 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름을 적층하여 편광판을 제조하였다.
실시예 2 내지 21 및 비교예 1
계면활성제를 표 1에 기재된 성분 및 함량으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 편광판을 제조하였다.
다만, 세정액을 사용하는 실시예 11 내지 16은 10℃의 수용액(세정액)에 폴리비닐알코올 필름을 10초간 침지하는 습식 세정공정을 가교 공정 후에 수행하였고, 비교예 1은 10℃의 탈이온수에 폴리비닐알코올 필름을 10초간 침지하는 습식 세정공정을 가교 공정 후에 수행하였다.
시험예
1. 이물수 측정(자동검사기)
Defact Per Meter 자동검사기를 통하여 편광자 1m당 자동검사기에 검출되는 defact 수를 측정하였다.
defact수가 낮을수록 이물이 적은 것으로 간주한다.
2. 수절특성
접촉각 측정기를 통하여, 제조된 편광자의 접촉각을 측정하였다.
접촉각이 낮을수록 수절성이 높은것으로 간주한다.
3. 접착력(커터 평가)
제조된 편광판을 1시간 상온에서 방치한 후, 편광판의 각 필름 사이(편광자와 편광자 보호필름 사이)에 커터의 날을 넣고, 날을 밀고 나아갔을 때의 날이 들어가는 방식을 하기의 기준으로 평가하였다.
◎: 커터의 날이 어느 필름 사이에도 들어가지 않는다.
○: 날을 밀고 나아갔을 때, 적어도 어느 한 쪽의 필름 사이에 날이 1 내지 2 mm 들어갔을 때 멈춘다.
△: 날을 밀고 나아갔을 때, 적어도 어느 한 쪽의 필름 사이에 날이 3 내지 5 mm 들어갔을 때 멈춘다.
×: 날을 밀고 나아갔을 때, 적어도 어느 한 쪽의 필름 사이에 날이 무리 없이 들어간다.
4. 내수성
제조된 편광판을 23℃, 상대습도 55%의 환경 하에서 24 시간 방치한 후 내온수성을 시험하였다. 먼저, 편광판의 흡수축(연신방향)을 장변으로 하여 5㎝×2㎝의 직사각형 형상으로 편광판을 절단하여 샘플을 제작하고, 장변 방향의 치수를 정확히 측정하였다. 여기서, 샘플은 편광자에 흡착된 요오드에 기인하여 전면에 걸쳐 균일하게 특유의 색을 나타내고 있다. 샘플의 길이방향의 8할 정도를 60℃의 온수 수조에 침지하여 4시간 동안 유지한다. 침지가 완료되면 샘플을 수조로부터 꺼내 수분을 닦아 내고, 편광자의 수축정도를 측정한다. 구체적으로 샘플의 단변 중앙에 있어서의 보호필름의 끝으로부터 수축한 편광자의 끝까지의 거리를 측정하고, 이를 수축길이로 하였다. 또한 온수 침지에 의해 온수에 접하는 편광자의 주변부로부터 요오드가 용출하여 샘플의 주변부에 색이 빠진 부분이 생긴다. 이 탈색 정도를 샘플의 단변 중앙에 있어서의 수축한 편광자의 끝으로부터 편광판 특유의 색이 남아 있는 영역까지의 거리를 측정하고, 이를 요오드 빠짐 길이로 하였다. 상기 수축길이와 요오드 빠짐 길이의 합계를 총 침식길이로 하였는데, 즉 총 침식길이란 샘플의 단변 중앙에 있어서의 샘플의 끝에서부터 편광판 특유의 색이 남아있는 영역까지의 거리가 된다. 수축길이, 요오드 빠짐 길이 및 총 침식길이가 작을수록 물의 존재 하에서 접착성(내온수성)이 높다고 판단할 수 있다.
◎: 총 침식길이 < 2㎜
○: 2㎜ ≤ 총 침식길이 < 3㎜
△: 3㎜ ≤ 총 침식길이 < 5㎜
×: 5㎜ ≤ 총 침식길이
5. 침전 여부
편광판 계면활성제가 첨가된 가교액 및/또는 세정액에서 계면활성제의 침전 여부를 확인하였다.
<판정기준>
○: 침전 미발생 및 액색 변화 무
△: 침전 미발생 및 액색 변화 유
×: 침전 발생 및 액색 변화 유
표 1
Figure PCTKR2013009550-appb-T000001
표 1을 참고하면, 계면활성제를 포함하는 처리용액(가교액, 세정액)을 사용한 실시예들이 계면활성제를 사용하지 않은 비교예 1보다 이물수가 최소 약 50% 감소한 것을 확인할 수 있는 반면, 접착력이나 내수성이 저하되지 않으므로 편광자의 기본물성을 저하시키지 않는 것을 확인할 수 있다.
특히, 실시예 1-10 및 17-21의 경우에는 가교 공정 후 습식 세정을 하지 않아도 표면에 잔류하는 이물수가 현저하게 적은 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예들의 경우 접촉각이 30°이하가 되면 이물수가 더욱 줄어드는 것을 확인할 수 있고, 실시예들 중에서는 실리콘계 계면활성제가 침전이 발생하지 않아 보다 바람직한 것을 알 수 있다.
다만, 계면활성제가 다소 과량으로 포함된 실시예 17의 경우에는 편광자의 보호필름에 대한 접착력이 다소 저하하는 것을 확인할 수 있다.

Claims (10)

  1. 이색성 물질을 연신된 고분자 필름에 염색시켜 제조되는 편광자의 습식 제조 공정에 있어서,
    상기 염색 단계 이후의 습식 공정에 사용되는 처리용액에 계면활성제를 첨가하는, 편광자의 수절방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 계면활성제는 이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 실리콘계 계면활성제 및 불소계 계면활성제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 편광자의 수절방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 실리콘계 계면활성제는 실리콘계 화합물을 포함하는, 편광자의 수절방법.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 실리콘계 계면활성제는 BYK사의 BYK-301, BYK-306, BYK-307, BYK-320, BYK-325, BYK-331, BYK-333, BYK-335, BYK-337, BYK-341, BYK-344, BYK-346, BYK-347, BYK-348, BYK-349, BYK-370, BYK-375, BYK-377 및 BYK-378로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는, 편광자의 수절방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 처리용액은 가교액, 세정액 또는 이 둘 모두인 편광자의 수절방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 처리용액이 가교액인 경우에는 첨가되는 계면활성제는 실리콘계 계면활성제인, 편광자의 수절방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 계면활성제는 상기 용액조에 구비된 용액 총 중량에 대하여 0.05 내지 10중량%로 포함되는 편광자의 수절방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 처리용액은 편광자 표면에 대한 접촉각이 30°이하인 편광자의 수절방법.
  9. 팽윤 공정 및 염색 공정을 거친 편광자를 청구항 5의 가교액으로 가교시킨 후 수절공정을 수행하는 편광자의 수절방법.
  10. 팽윤 공정, 염색 공정 및 가교 공정을 거친 편광자를 청구항 5의 세정액으로 세정한 후 수절공정을 수행하는 편광자의 수절방법.
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