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特許7625683偏光フィルム及びその製造方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-24

(45)【発行日】2025-02-03

(54)【発明の名称】偏光フィルム及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

G02B 5/30 20060101AFI20250127BHJP

【ＦＩ】

G02B5/30

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2023503455

(86)(22)【出願日】2020-08-03

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-07

(86)【国際出願番号】 KR2020010186

(87)【国際公開番号】W WO2022025331

(87)【国際公開日】2022-02-03

【審査請求日】2023-01-18

(31)【優先権主張番号】10-2020-0092842

(32)【優先日】2020-07-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】524182008

【氏名又は名称】オンビットカンパニーリミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤和彦

(72)【発明者】

【氏名】キム、チュンドク

【審査官】森内正明

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２００９７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）ＰＣフィルム部の一面を親水性で表面処理する段階と、
（ｂ）前記表面処理されたＰＣフィルム部を乾燥する段階と、及び
（ｃ）前記乾燥されたＰＣフィルム部をＰＶＡフィルムの両面に水系性接着剤で付着して偏光フィルムを製造する段階と、
でなされ、
前記ＰＣフィルム部は、ＰＣフィルムと前記ＰＣフィルムに付着される保護フィルムで構成され、前記保護フィルムが付着された前記ＰＣフィルムの一面は、親水性処理にならず、前記保護フィルムはポリエチレンであることを特徴とする偏光フィルムの製造方法。

【請求項2】

前記親水性で表面処理する（ａ）段階は、
（ａ－１）３－aminopropyltriethoxysilaneを水にとかして２～７％濃度の水溶液で作る段階と、
（ａ－２）前記水溶液を４０～６０℃の温度で加熱する段階と、及び
（ａ－３）前記加熱された水溶液にＰＣフィルム部を１～３分間浸漬させてけん化処理する段階と、
でなされることを特徴とする請求項１に記載の偏光フィルムの製造方法。

【請求項3】

前記水系性接着剤は、
ポリビニルアルコール系接着剤、ポリエチレンイミン系接着剤、ポリカルボキシ系接着剤、エポキシ系接着剤、アルデヒド系接着剤及び水分散ポリウレタン系接着剤のうちで何れか一つであることを特徴とする請求項２に記載の偏光フィルムの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、偏光フィルム及びその製造方法に関するものであり、より詳細には、偏光フィルムを構成するポリカーボネート(PC:polycarbonate)フィルムとポリビニルアルコール(PVA:polyvinylalcohol)フィルムを合紙して偏光フィルムを製造するにおいて、PCフィルムの表面を親水性に作って、親水性のPCフィルム表面に水系接着剤を使用してPVAフィルムと合紙することで、人体に有害ではない偏光フィルムの製造方法とその方法による偏光フィルムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

自然物に反射されて難解に反射と屈折を繰り返えす自然光をそのまま目に受け入れるようになれば、眩しさ現象を起こすようになる。この時偏光の原理を応用した偏光レンズを着用すれば、眩しさを減らすことができる。

【0003】

ここでの偏光は難解に反射と屈折を繰り返えす自然光が偏光フィルム(偏光子)を通じて一方向だけで透過されて特定の方向だけに振動する光の波動を言う。

【0004】

このような偏光レンズは日が昇る頃や日が暮れる頃に反射光と屈折光を遮断して眩しさを減少させることができるし、事物を見られる可視距離が長くなるようにする。

【0005】

また、自動車運転時偏光レンズを着用するようになれば、不必要な光が遮られて広い視野を確保することができて安全運転にもお手助けになるようになる。

【0006】

一般な偏光レンズは、プラスチックまたは硝子レンズの表面に偏光フィルム(偏光子)を加熱付着するか、または偏光フィルムをあらかじめレンズ形態で成形した後偏光フィルムの両方にCR-３９(allyldiglycol carbonate)または、ウレタンのような液状のモノマー、オリゴマーを注いで硬化させるキャスティング方法を使用するか、または偏光フィルム両面にポリカーボネートフィルムなどの保護フィルムを合紙(laminating)した偏光シートをレンズ形態で成形した後、成形した偏光シートを射出機に入れてインサート射出を通じて厚さを補強する方法を使用して製造する。特に、サングラス用偏光フィルムの場合には偏光フィルムにTAC(Tri Acetyl Cellulose)フィルムを付着する場合よく割れるという問題点があって、偏光フィルムに強度が強いPCフィルムを付着して来た。

【0007】

従来PCフィルムとPVAフィルムを合紙しようとする場合、PCフィルムは脂溶性であり、PVAフィルムは水溶性であるので、お互いに合紙するためにはポリウレタン樹脂を溶剤(solvent)で希釈したポリウレタン樹脂接着剤で合紙しなければならなかった。

【0008】

しかし、ポリウレタン樹脂に溶剤で希釈した偏光フィルムを使用して偏光レンズを製造する場合、偏光レンズに残存する溶剤によって人体に有害という問題があった。

【0009】

また、ポリウレタン樹脂を溶剤で希釈する場合、合紙後乾燥段階で一部揮発性溶剤がすり抜けて来ることができないことで、PCとPVAの合紙に不良が発生することがあるという問題点もあった。

【0010】

また、ポリウレタン接着剤に溶剤を使わない場合、PCフィルムにポリウレタン接着剤をコーティングしなければならないが、PCフィルムのコーティング設備が必要で製造原価が上昇するという問題があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、上述したところのような問題点を解決するために案出されたものであり、PCフィルムとPVAフィルムを合紙することにおいて、脂溶性であるPCフィルムの表面を水溶性表面に表面改質することで、PCとPVAフィルムの合紙が通常の水溶性接着剤でなされた偏光フィルムとその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前記の目的を達成するために本発明は、PVAフィルムと、前記PVAフィルムの両面に接着される親水性で表面処理されるPCフィルム部でなされて、前記PCフィルム部は前記PVAフィルムと水系性接着剤で付着されることを特徴とする偏光フィルムを提供する。

【0013】

本発明で親水性表面処理は、３-aminopropyltriethoxysilane２～７％濃度でなされる水溶液４０～６０℃で１～３分間浸漬させ、前記PCフィルム部の表面をけん化処理することでなされることを特徴とする。

【0014】

本発明で水溶液に浸漬されるPCフィルム部は、PCフィルムと前記PCフィルムに付着される保護フィルムで構成され、前記保護フィルムが付着された前記PCフィルムの一面は親水性処理にならないことを特徴とする。

【0015】

本発明で水系性接着剤は、ポリビニルアルコール系接着剤、ポリエチレンイミン系接着剤、ポリカルボキシ系接着剤、エポキシ系接着剤、アルデヒド系接着剤及び水分散ポリウレタン系接着剤のうちで何れか一つであることを特徴とする。

【0016】

また、前記の目的を達成するために本発明は、(a)PCフィルム部の一面を親水性で表面処理する段階と、(b)前記表面処理されたPCフィルム部を乾燥する段階と、及び(c)前記乾燥されたPCフィルム部をPVAフィルムの両面に水系性接着剤で付着して偏光フィルムを製造する段階と、でなされることを特徴とする偏光フィルムの製造方法を提供する。

【0017】

本発明で親水性で表面処理する(a)段階は、(a-１)３-aminopropyltriethoxysilaneを水にとかして２～７％濃度の水溶液に作る段階と、(a-２)前記水溶液を４０～６０℃の温度で加熱する段階と、及び(a-３)前記加熱された水溶液にPCフィルム部を１～３分間浸漬させてけん化処理する段階と、でなされることを特徴とする。

【0018】

本発明でPCフィルム部は、PCフィルムと前記PCフィルムに付着される保護フィルムで構成され、前記保護フィルムが付着された前記PCフィルムの一面は、親水性処理にならないことを特徴とする。

【0019】

【発明の効果】

【0020】

前述したように本発明は、PCフィルムとPVAフィルムを、水溶性接着剤を使用して合紙することができるため、別にコーティング工程が必要ではなくて偏光フィルムの製造による費用を節減することができるという長所がある。

【0021】

また、本発明はPCフィルムとPVAフィルムの接着時溶剤を使わないため人体に有害な物質が排出されないという長所を有する。

【0022】

また、本発明はPCフィルムとPVAフィルム接着時揮発性溶剤の残存によるコーティング不良が発生しないため接着力が強い偏光フィルムを製造することができるという長所を有する。

【0023】

また、本発明は保護フィルムでPCフィルムを使用するため強度が強い偏光フィルムを得ることができるという長所がある。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明によるPCフィルム部の表面を親水性で処理するためのシステムを説明する構成図である。

【図2】図１のシステムに使用されるPCフィルム部の構成図である。

【図3】本発明による偏光フィルムを製造する段階を説明する構成図である。

【図4】図３の構成を通じて製造された偏光フィルムの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の実施のための最善の形態は、PVAフィルムと、前記PVAフィルムの両面に接着される親水性に表面処理されるPCフィルム部でなされて、前記PCフィルム部は前記PVAフィルムと水系性接着剤で付着する構成を有して、

【0026】

製造方法は、(a)PCフィルム部の一面を親水性に表面処理する段階と、(b)前記表面処理されたPCフィルム部を乾燥する段階と、及び(c)前記乾燥されたPCフィルム部をPVAフィルムの両面に水系性接着剤で付着して偏光フィルムを製造する段階と、でなされる。

【0027】

以下、添付された図面を参照して本発明の一実施例による偏光レンズの製造方法を詳しく説明する。

【0028】

図１は、本発明によるPCフィルム部の表面を親水性で処理するためのシステムを説明する構成図であり、図２は図１のシステムに使用されるPCフィルム部の構成図であり、図３は本発明による偏光フィルムを製造する段階を説明する構成図であり、図４は図３の構成を通じて製造された偏光フィルムの構成図である。

【0029】

図１は、本発明によるPCフィルム部の表面を親水性で処理するためのシステムを説明した図面である。図面に示されたように、PCフィルム部１００を親水性で処理するためには、ロール・ツー・ロール形態でなされたシステムを通じてPCフィルム部１００の一面を親水性で処理する。具体的に親水性で処理する前のPCフィルム部１００が絡められた第１ロール１と親水性で処理された親水処理PCフィルム部１００'が絡められる第２ロール２でなされる。第１ロール１と第２ロール２の間にはPCフィルム部１００を親水性で処理するための水槽３が具備される。水槽には溶媒である水と溶質である３-aminopropyltriethoxysilane(３-APTES)が一定量投入されて水溶液を形成する。また、水槽と第２ロール２との間には乾燥部４が形成され、乾燥部４はファンまたはヒーター４１が具備されて親水性で処理された親水処理PCフィルム部１００'を乾燥させる。

【0030】

具体的に、PCフィルム部１００は第１ロール１を通じて水槽３に投入される。水槽には３-APTESが２～７％濃度で希釈された水溶液が準備される。水溶液の温度は４０～６０℃で加熱される。水溶液が一定濃度と一定温度になれば、第１ロール１と第２ロール２を駆動する。第１ロール１と第２ロール２が駆動されれば、一定長さでPCフィルム部１００が水槽内に投入される。水槽内に投入されたPCフィルム部１００フィルムの表面にけん化反応(saponification reaction)が起こるように一定時間水槽に浸漬された状態を維持するようにする。水槽に浸漬される時間は１～３分程度である。一定時間の間水槽に浸漬された状態でPCフィルム部１００表面にけん化反応がなされると、第１ロール１と第２ロール２を駆動させて表面処理PCフィルム部１００'は乾燥部４に移動するようになる。乾燥部４で表面処理PCフィルム部１００’は乾燥され、乾燥された表面処理PCフィルム部１００’は第２ロール２でワインディングされる。水槽３は入口ロール３１と出口ロール３２及び浸漬ロール３３で構成され、水槽３内の水溶液を加熱するためのヒーター３４がさらに具備されることができる。また、水槽３内の温度を一定に維持できるように下部の水溶液を上部に循環させる循環ポンプ３６がさらに含まれることができる。また、必要によってセンサー部３５がさらに具備されることができるし、センサー部３５は温度、水位及び濃度センサーに区分されて設置されることができる。また、入口ロール３１と出口ロール３２には長さセンサーが装着されて各ロールに通過されるPCフィルム部１００の長さを測定して一定な長さが供給されるようにすることができる。

【0031】

図２は、PCフィルム部１００のけん化反応が一面だけに起きるようにするために一面には保護フィルム１０２が付着されることを示している。すなわち、PCフィルム部１００は、PCフィルム１０１と保護フィルム１０２で構成されるが、PCフィルム１０１は非親水性であるため、有機溶剤(solvent)で希釈したポリウレタンのような脂溶性接着剤を利用するとPVAフィルムに付着が可能である。但し、PCフィルム１０１の表面が親水性に変わるようになれば、親水性であるPVAフィルムと付着が可能になる。PCフィルム１０１の表面を親水性に変えるためには３-APTESが希釈された水溶液を利用して、PCフィルム１０１の一表面だけ親水性に変えるために反対面には保護フィルム１０２が付着される。保護フィルム１０２はポリエチレンなどを利用することができる。

【0032】

石鹸化反応を具体的に見れば次のようである。
ポリカーボネート樹脂は次のような構造式を有する。

【0033】

前記構造式１を見れば、ポリカーボネートがエステル(ester)作用基を有していることを分かって、けん化反応(saponification reaction)はエステルの逆反応を指称して一般的に石鹸化反応とも言う。石鹸化反応はエステルが水と応じてカルボン酸とアルコールを形成する反応を言う。ポリカーボネート樹脂の石鹸化反応は水と応じるように促進剤で酸やアルカリを添加して反応を促進させる。本発明でポリカーボネート樹脂であるPCフィルムを３-APTESが希釈された水溶液に浸漬させてけん化反応を誘導し、また、PCフィルムの一面だけけん化反応が起きるように他面は保護フィルム１０２を付着してけん化反応が起きないようにする。３-APTESは水と有機溶媒に溶解されるが、水で加水分解されて水溶液をアルカリ性で作る。

【0034】

エステル化の逆反応式は次のようである。
RCOOR'+H_２O→RCOOH+R'OH(R、R'=アルキル基)------(２)

【0035】

上の反応式(２)で見られるように、エステル作用基は水と応じてカルボン酸とアルコールを形成し、カルボン酸アルコールはすべてヒドロキシ基を有するため、PCフィルムがけん化されると、親水性であるPVAフィルムと付着することができるようになる。

【0036】

図３は、表面処理PCフィルム部１００’とPVAフィルム２００を水系性接着剤３００を利用して接着する段階を見せてくれている。図面に示されたように、PVAフィルム２００とPVAフィルム２００の両面側に表面処理PCフィルム部１００’がローラー部５を通じて投入されることを示している。PVAフィルム２００の両面側に保護フィルムが付着された表面処理PCフィルム部１００’が供給されながらともに水系性接着剤３００が接着剤投入機６を通じて投入される。PVAフィルム２００と表面処理PCフィルム部１００’がともに投入されながらローラー部５である一側ローラー５１と他側ローラー５２によって圧着されながら接着されて乾燥部７に投入されることを示している。一定なローラー部５の圧力によって水系性接着剤で圧着され、圧着された後乾燥部７ですぐ乾燥されるため、偏光フィルム１０００に揮発性溶剤が使用されなくて製品の品質を保障することができる。すなわち、PCフィルムのガスバリア(gas barrier)機能による溶剤ガスの排出が必要なくて偏光フィルムの品質を保障することができる。本発明で使用される水系接着剤は、ポリビニルアルコール系接着剤、ポリエチレンイミン系接着剤、ポリカルボキシ系接着剤、エポキシ系接着剤、アルデヒド系接着剤及び水分散ポリウレタン系接着剤のうちで何れか一つを使用することができる。また、本発明でPVAフィルム２００は無色または有色の偏光フィルムが使用されることができる。また、PCフィルム１０１、１０１'も無色または有色のフィルムが使用されることができる。

【0037】

図４は、本発明による偏光フィルム１０００を示している。本発明による偏光フィルム１０００は、PVAフィルム層２００と、PVAフィルム層２００両側に形成される接着剤層３００と、接着剤層３００の両側に接着されるPCフィルム層１０１'と、PCフィルム層１０１'をカバーする保護フィルム層１０２'でなされる。

【0038】

下の表は、本発明によって製造された偏光フィルム１０００を一定な条件下で強度を測定した実験結果データである。実験条件は製造された偏光フィルム１０００を３日間エイジング(aging)した後一定温度と３-APTESの％濃度による試料の接着力である引張強度を測定した。

【0039】

【表1】

表１は、水溶液の温度を４０℃で一定に維持しながら３-APTESの各濃度別にPCフィルム部１００を表面処理し、表面処理されたPCフィルム部１００’を利用して製造された偏光フィルム１０００の引張強度を検査した実施例である。表１では４０℃の温度では３-APTESの濃度が４．５％濃度である時最大の引張強度値を有することを分かる。

【0040】

【表2】

表２は、水溶液の温度を５０℃で一定に維持しながら３-APTESの各濃度別にPCフィルム部１００を表面処理し、表面処理されたPCフィルム部１００’を利用して製造された偏光フィルム１０００の引張強度を検査した実施例である。表２では５０℃の温度では３-APTESの濃度が５．５％濃度である時最大の引張強度値を有することを分かる。

【0041】

【表3】

表３は、水溶液の温度を６０℃で一定に維持しながら３-APTESの各濃度別にPCフィルム部１００を表面処理し、表面処理されたPCフィルム部１００’を利用して製造された偏光フィルム１０００の引張強度を検査した実施例である。表３では６０℃の温度では３-APTESの濃度が５．５％濃度である時最大の引張強度値を有することを分かる。前記[表１]乃至[表３]で分かるように、水溶液の温度は高いほど３-APTESは４．５～５．５の％濃度で一番良い結果が現われることを分かる。それによって水溶液の温度が高いほど引張強度が大きくなるので、温度もけん化反応の促進剤として作用することを分かる。また、促進剤である３-APTESの場合は、濃度がすぎるほど高いものよりは適当なアルカリ性を維持できるように４．５～５．５％濃度を有するようにすることが強度に有利であることが分かる。