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WO2015065075A1 - 편광판 제조 용액 재생 장치 및 방법 - Google Patents

편광판 제조 용액 재생 장치 및 방법 Download PDF

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Publication number
WO2015065075A1
WO2015065075A1 PCT/KR2014/010327 KR2014010327W WO2015065075A1 WO 2015065075 A1 WO2015065075 A1 WO 2015065075A1 KR 2014010327 W KR2014010327 W KR 2014010327W WO 2015065075 A1 WO2015065075 A1 WO 2015065075A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solution
polarizing plate
manufacturing solution
manufacturing
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2014/010327
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
나상현
김성현
박진용
유재한
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020140149609A external-priority patent/KR101650446B1/ko
Application filed by LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
Priority to JP2016518286A priority Critical patent/JP6297141B2/ja
Priority to CN201480004575.9A priority patent/CN105658299B/zh
Publication of WO2015065075A1 publication Critical patent/WO2015065075A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an optical functional film production technology, and more particularly, to a technology for recycling a manufacturing solution used to process a polyvinyl alcohol-based film in manufacturing a polarizing plate from a polyvinyl alcohol-based film.
  • Optical functional films are widely used as components of display devices.
  • the polarizing plate that is, the polarizing film can selectively pass only the light vibrating in one direction among the light vibrating in all directions. It is widely used for the display device of the.
  • the polarizers can determine the passage and blocking of light when arranged in pairs, they are recently used as essential components of various liquid crystal display devices such as TVs, monitors, notebooks, digital cameras, mobile phones, and the like.
  • Polyvinyl alcohol (PVA) film is used as a main material of the polarizing plate, and the polarizing plate is uniaxially stretched while dyeing the polyvinyl alcohol-based film with iodine or dichroic dye, and then triacetyl cellulose (TAC). It can be manufactured by laminating with a protective film, such as).
  • the polyvinyl alcohol film may be subjected to processes such as dyeing, crosslinking and stretching, and for this purpose, the polyvinyl alcohol film may be immersed and treated in various treatment baths such as dyeing bath, crosslinking bath and stretching bath.
  • the polyvinyl alcohol film may be immersed and dyed in a solution containing boric acid (H 3 BO 3 ), iodine (I 2 ), potassium iodide (KI), and the like contained in a dye bath.
  • the polyvinyl alcohol film may be immersed in a solution containing potassium iodide and boric acid contained in the crosslinking bath to undergo a crosslinking reaction.
  • a polarizing plate in order to manufacture a polarizing plate, it is common to undergo a process of immersing a polyvinyl alcohol film in at least one treatment bath containing a polarizing plate manufacturing solution containing boric acid and potassium iodide.
  • a process of immersing a polyvinyl alcohol film in at least one treatment bath containing a polarizing plate manufacturing solution containing boric acid and potassium iodide in the process of immersing the polyvinyl alcohol film in the preparation solution of the treatment bath, low molecular weight polyvinyl alcohol molecules are released from the polyvinyl alcohol film to be present in the preparation solution. These low molecular weight polyvinyl alcohol molecules may precipitate as foreign matter on the surface of the polyvinyl alcohol film in subsequent washing, complementary colors, drying processes, etc., and may result in product defects on the polarizing plate.
  • the present invention has been made to solve the above problems, a polarizing plate manufacturing solution regeneration apparatus and method that can easily and effectively remove the polyvinyl alcohol low molecules from the polarizing plate manufacturing solution, and a processing bath for manufacturing a polarizing plate comprising the same and It is an object to provide a polarizing plate manufacturing apparatus.
  • the polarizing plate production solution regeneration device for achieving the above object is a device for regenerating a production solution containing boric acid for producing a polarizing plate from a polyvinyl alcohol-based film, from the treatment bath containing the production solution Cooling unit for cooling by introducing a portion of the manufacturing solution; A filtration unit for filtering particles having a predetermined size or more from the production solution cooled by the cooling unit; And a heating unit which heats the production solution that has passed through the filtration unit and flows out to the treatment bath.
  • the cooling unit cools the preparation solution to a temperature at which the crosslinked product of polyvinyl alcohol molecules and boric acid can solidify.
  • the cooling unit cools the production solution to a temperature of 0 ° C to 30 ° C.
  • the filtration unit filters the crosslinked product of the solidified polyvinyl alcohol molecules and boric acid.
  • the filtration unit includes two or more filters having different filtration sizes.
  • the filtration unit may include a first filter having a filtration size of 10 ⁇ m or less and a second filter having a filtration size of 5 ⁇ m or less, so that the preparation solution sequentially orders the first filter and the second filter. Configured to pass.
  • the filtration unit may include two or more filters having the same filtration size in parallel so that the preparation solution selectively passes through one of the two or more filters.
  • At least one of the cooling unit and the heating unit includes a plate heat exchanger.
  • the apparatus may further include a temperature controller for introducing the manufacturing solution from the processing bath and controlling the temperature of the manufacturing solution contained in the processing bath within a predetermined range through heat exchange with the introduced manufacturing solution.
  • the temperature control part is provided in a manufacturing solution circulation path which is different from the manufacturing solution circulation path passing through the cooling part, the filtration part, and the heating part.
  • the amount of circulation of the production solution of the production solution circulation path via the cooling unit, the filtration unit, and the heating unit may be 5% to 20% of the production solution circulation path of the production solution circulation path via the temperature control unit.
  • the apparatus further includes a concentration control unit for controlling the concentration of the preparation solution contained in the treatment bath within a predetermined range.
  • the processing bath for polarizing plate manufacture which concerns on this invention for achieving the said objective includes the polarizing plate manufacturing solution regeneration apparatus which concerns on this invention.
  • the polarizing plate manufacturing apparatus for achieving the above object includes a polarizing plate manufacturing solution reproducing apparatus according to the present invention.
  • the method for reproducing the polarizing plate production solution according to the present invention for achieving the above object is a method of regenerating a manufacturing solution containing boric acid to produce a polarizing plate from a polyvinyl alcohol-based film, the treatment bath containing the manufacturing solution Introducing a portion of the preparation solution from the solution; Cooling the introduced preparation solution; Filtering particles of a predetermined size or more from the preparation solution cooled in the cooling step; Heating the preparation solution in which the filtration step is performed; And flowing out the preparation solution heated in the heating step into the treatment bath.
  • the present invention it is possible to prevent the quality of the polarizing plate from being lowered or the defective rate is increased due to the low polyvinyl alcohol molecules contained in the production solution.
  • the polarizing plate manufacturing solution is regenerated to enable semi-permanent use, thereby reducing the replacement cost and process of the polarizing plate manufacturing solution, and in particular, reducing the manufacturing cost of the polarizing plate by reducing the amount of expensive potassium iodide and boric acid. can do.
  • the polarizing plate is prepared by immersing polyvinyl alcohol in the preparation solution of the treatment bath and at the same time the manufacturing solution Can be played back.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a functional configuration of a polarizer production solution reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing a manufacturing solution regeneration configuration by the polarizing plate production solution regeneration device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a graph schematically showing a relative degree of crosslinked solidification of polyvinyl alcohol molecules and boric acid according to the temperature of a polarizing plate manufacturing solution.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of a polarizing plate manufacturing solution recycling apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of a polarizing plate manufacturing solution reproducing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the configuration of a polarizing plate manufacturing solution reproducing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart schematically illustrating a method of regenerating a polarizing plate manufacturing solution according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a functional configuration of a polarizer production solution reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a manufacturing solution regeneration configuration by a polarizer production solution regeneration device according to an embodiment of the present invention It is a block diagram which shows schematically.
  • the polarizing plate manufacturing solution regeneration apparatus includes a cooling unit 110, a filtration unit 120, and a heating unit 130.
  • the cooling unit 110 introduces a part of the manufacturing solution from the processing bath 10 in which the manufacturing solution is accommodated.
  • the cooling unit 110 is provided with a pump, through the operation of such a pump can be introduced into the manufacturing solution contained therein from the treatment bath (10).
  • the treatment bath 10 means a bath for treating the polyvinyl alcohol (PVA) -based film by being included in the process of manufacturing the polarizing plate.
  • the treatment bath 10 may include various treatment baths used to manufacture the polarizing plate.
  • a dyeing bath for dyeing a polyvinyl alcohol film, a crosslinking bath causing a crosslinking reaction in a polyvinyl alcohol film, and a polyvinyl alcohol film are drawn. At least one or more of the stretching bath may be included.
  • the polarizing plate production solution regeneration apparatus may be provided in each of the dyeing bath, the crosslinking bath and the stretching bath, or may be provided only in one of the treatment baths 10.
  • the present invention can be applied to such treatment bath 10 as well.
  • the treatment bath 10 to which the polarizing plate manufacturing solution regeneration device according to the present invention is applied may include boric acid as a manufacturing solution for producing the polarizing plate.
  • boric acid may function to impart a certain degree of strength in the stretching process of the polyvinyl alcohol film through a crosslinking reaction.
  • the treatment bath 10 may further include at least one of potassium iodide and iodine in addition to the boric acid as a manufacturing solution.
  • potassium iodide has the advantage of uniform distribution of iodine ion species with respect to the polyvinyl alcohol film.
  • the cooling unit 110 introduces at least a portion of the preparation solution from the treatment bath 10 and then cools the introduced preparation solution.
  • cooling means keeping the manufacturing solution at a temperature lower than the temperature in the state accommodated in the processing bath 10.
  • the cooling unit 110 may cool the manufacturing solution using cooling water, but the present invention is not necessarily limited to the cooling method, and the cooling unit 110 may cool the manufacturing solution in various ways.
  • the cooling unit 110 may include a plate heat exchanger for cooling the manufacturing solution. According to this embodiment, it is possible to lower the temperature of the manufacturing solution in a short time, there is an advantage that can not increase the volume of the cooling unit (110).
  • the present invention is not necessarily limited to this form, and the cooling unit 110 may include various types of heat exchangers.
  • the cooling unit 110 it is preferable to cool the preparation solution at a temperature at which the crosslinked body of the polyvinyl alcohol molecules and boric acid can be solidified (gelling).
  • the manufacturing solution for immersing the polyvinyl alcohol film may include a low polyvinyl alcohol molecule separated from the polyvinyl alcohol film.
  • boric acid is contained in the preparation solution. Therefore, when the cooling unit 110 cools the preparation solution below a predetermined temperature, a coagulated product may be formed by gelling a crosslinked product of polyvinyl alcohol molecules and boric acid contained in the preparation solution.
  • the filtration unit 120 is located at the rear end of the cooling unit 110 to filter particles of a predetermined size from the manufacturing solution cooled in the cooling unit 110.
  • the filtration unit 120 may include one or more filters to prevent particles of a predetermined size or more from passing through.
  • the filtration unit 120 may filter the coagulated product of the crosslinked product of the polyvinyl alcohol molecule and boric acid. That is, when the cooling unit 110 cools the preparation solution and the crosslinked product of the polyvinyl alcohol molecules and boric acid contained in the preparation solution is solidified, the filtration unit 120 filters the coagulated crosslinked body as impurity particles. It can be removed from the preparation solution. Therefore, the production solution may be removed through the filtration unit 120, polyvinyl alcohol molecules and boric acid.
  • the filtration unit may have a filtration size of 0.1 um to 10 um. That is, the filter unit may be configured to filter the crosslinked solidified particles having an average diameter of 0.1um to 10um or more. Alternatively, the filtration unit may be configured to have a filtration size of 1 um to 5 um. For example, the filtration unit may be configured to filter crosslinked coagulated particles having a size of 3 um or more by having a filter size of 3 um.
  • the filter unit 120 may be configured in a form inclined at a predetermined angle in a direction perpendicular to the flow direction of the manufacturing solution.
  • the filtration unit 120 may be configured such that the lower portion is located in the left direction, the upper portion is in the right direction.
  • it can be configured to filter the gel, the nature of the gel, regardless of its size can pass through the filter by pressure.
  • the impurity particles in the gel state can move to the upper or lower portion of the filtration unit 120, so that the impurity particles in the gel state This can prevent the filter from passing through.
  • the heating unit 130 heats the manufacturing solution and flows it out to the treatment bath 10. That is, the heating unit 130 is located at the rear end of the filtration unit 120, and after heating the production solution in which polyvinyl alcohol molecules and boric acid is removed to some extent by the filtration unit 120, the temperature of the production solution is raised It feeds into the processing bath 10. Since the manufacturing solution that has passed through the filtration unit 120 is already cooled by the cooling unit 110, the process solution 10 enters the treatment bath 10 without undergoing a heating process by the heating unit 130. The temperature of the prepared preparation solution may be lowered.
  • the heating unit 130 is matched with the temperature of the other manufacturing solution accommodated in the processing bath 10 before the manufacturing solution passed through the cooling unit 110 and the filtration unit 120 is supplied to the processing bath 10 again. By lowering the temperature, it is possible to prevent the temperature drop of the production solution contained in the treatment bath 10.
  • the heating unit 130 may be provided with a plate heat exchanger for heating the production solution. According to this embodiment, it is possible to increase the temperature of the manufacturing solution in a short time, it is possible to prevent a large increase in the volume of the heating unit 130.
  • the present invention is not necessarily limited to this form, and the heating unit 130 may include various types of heat exchangers.
  • the cooling unit 110 is to cool the production solution to a temperature of 0 °C to 30 °C. This is because, in the case of a production solution commonly used to prepare a polarizing plate, a considerable amount of polyvinyl alcohol molecules and boric acid can rapidly coagulate, that is, aggregate in this temperature range. This will be described in more detail with reference to FIG. 3.
  • FIG. 3 is a graph schematically illustrating a relative degree of aggregation of polyvinyl alcohol molecules and boric acid according to temperature of a polarizing plate manufacturing solution.
  • composition of the polarizing plate manufacturing solution used in Figure 3 is shown in Table 1 below.
  • potassium iodide (KI) and boric acid (H 3 BO 3 ) are expressed in weight percent of the total solution, and polyvinyl alcohol (PVA) and iodine (I 2 ) are expressed in ppm.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • I 2 iodine
  • the cooling unit 110 may be said to cool the manufacturing solution at a temperature of 0 °C to 30 °C.
  • the cooling unit 110 in order to improve the efficiency of the coagulation of the polyvinyl alcohol molecules and boric acid, it is preferable to cool the manufacturing solution to a temperature of 5 °C to 10 °C. If the temperature of the manufacturing solution is lowered more than necessary by the cooling unit 110, the cost and time for heating the manufacturing solution by the heating unit 130 may increase, and the cooling unit 110 may increase. The length of the heat exchange section may increase.
  • the unit 110 may minimize the installation space.
  • the filtration unit 120 may include two or more filters having different filtration sizes. This will be described in more detail with reference to FIG. 4.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of a polarizing plate manufacturing solution recycling apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • description will be mainly given of the configuration that is different from the configuration of FIG. 2, and detailed descriptions of parts to which the description of the configuration of FIG. 2 is equally applicable will be omitted.
  • the filtration unit 120 may include a first filter 121, a second filter 122, and two filters.
  • the manufacturing solution may sequentially pass through the first filter 121 and the second filter 122.
  • the first filter 121 may be composed of a filter having a lower filtration performance than that of the second filter 122, that is, a filter having a relatively large size of particles to be filtered.
  • the first filter 121 may have a filtration size of 10 ⁇ m or less
  • the second filter 122 may have a filtration size of 5 ⁇ m or less.
  • the first filter 121 may have a filtration size of 5 um to 10 um
  • the second filter 122 may be configured to have a filtration size of 0.1 um to 5 um smaller than this. More specifically, the first filter 121 has a filtration size of 10um so that the particles having a size of more than 10um block approximately 99% or more, the second filter 122 has a filtration size of 5um 5um Particles with excess size may be configured to block at least about 99%.
  • the embodiment configured to filter the particles in the production solution through two or more filters arranged in series, it is possible to reduce the problem of frequent replacement of the filter due to an increase in the differential pressure in a short time. That is, when a filter having a small filtration size is first used to remove the coagulum solidified in the form of gel by crosslinking particles, especially polyvinyl alcohol and boric acid, in the preparation solution, the differential pressure is increased in a short time in the filter. Since the filter must be replaced frequently, this can result in process losses and increased costs. In particular, due to the nature of the gel, since the pressure can pass through the filter regardless of the size of the actual gel, it may not be good to increase the passing pressure to the filter.
  • the filtration solution is configured to pass sequentially through the filter having a large filtration size and the filter having a small filtration size, the relatively large particles are filtered in the preceding filter and the relatively small particles are then It can be filtered in the filter of, thereby reducing the differential pressure rise of the filter, it is possible to lower the filter replacement cycle.
  • the first filter 121 may have a filtration size of 3 ⁇ m or less and the second filter 122 may have a filtration size of 1 ⁇ m or less.
  • the first filter 121 may have a filtration size of 3 um and the second filter 122 may have a filtration size of 1 um.
  • the manufacturing solution cooled by the cooling unit 110 may sequentially pass through the primary filter and the secondary filter. And, among the particles contained in the preparation solution, particles having a size of more than 3um can be removed by the first filter 121, particles having a size of 1um ⁇ 3um can be removed by the second filter 122. have.
  • the filtering unit 120 it is possible to more effectively and reliably filter out the coagulation of polyvinyl alcohol and boric acid.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of a polarizing plate manufacturing solution reproducing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
  • descriptions will be made mainly on configurations that differ from those of FIGS. 2 and 4, and detailed descriptions of parts to which descriptions of the configurations of FIGS. 2 and 4 can be applied will be omitted.
  • the filtration unit 120 may include two or more filters having the same filtration size, and may be configured such that the filters are arranged in parallel. That is, in the configuration of FIG. 5, the first filter 121 and the third filter 123 have the same filtration size and may be arranged in parallel. Therefore, the manufacturing solution cooled by the cooling unit 110 may be configured to be filtered through the first filter 121 or the third filter 123.
  • the manufacturing solution may be filtered through the third filter 123. In this case, therefore, the operating time of the reproducing apparatus according to the present invention can be increased.
  • each filter may be configured to be arranged in series with another filter.
  • the first filter 121 and the third filter 123 disposed in parallel are arranged in series with the second filter 122 and the fourth filter 124, which are other filters.
  • the second filter such that the filtration path including the first filter 121 and the second filter 122 and the filtration path including the third filter 123 and the fourth filter 124 have the same filtration performance.
  • 122 and fourth filter 124 may also be configured to have the same filtration size.
  • the first filter 121 and the third filter 123 may have a filtration size of less than 10 ⁇ m
  • the second filter 122 and the fourth filter 124 may have a filtration size of less than 5 ⁇ m.
  • the polarizing plate manufacturing solution regeneration device may include three or more filtration paths.
  • the third filtration path in parallel with the first filtration path and the second filtration path. May be included.
  • the third filtration path may include a fifth filter having the same filtration performance as the first filter and the third filter, and a sixth filter having the same filtration performance as the second filter and the fourth filter in series. .
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the configuration of a polarizing plate manufacturing solution reproducing apparatus according to still another embodiment of the present invention. Also in FIG. 6, a description will be given focusing on the configuration having a difference compared with the configuration of the previous embodiment.
  • the polarizer manufacturing solution regeneration device may further include a temperature control unit 140.
  • the temperature control unit 140 controls the temperature of the manufacturing solution accommodated in the processing bath 10 within a predetermined range. To this end, the temperature control unit 140 may introduce a manufacturing solution from the treatment bath 10 and perform heat exchange with the introduced manufacturing solution.
  • the temperature control unit 140 may heat the introduced production solution by introducing the production solution.
  • the temperature of the preparation solution contained in the treatment bath 10 is lower than the appropriate temperature, polyvinyl alcohol molecules and boric acid may be coagulated. Such solidification phenomenon may be caused in the treatment bath 10 by heating the temperature control unit 140. You can prevent it from happening.
  • the polarizing plate manufacturing solution regeneration device according to the present invention is provided, the manufacturing solution is cooled by the cooling unit 110, the processing bath 10 by the temperature control unit 140 as in the embodiment When the temperature inside is controlled, it is possible to prevent the solidification phenomenon from occurring even when the heating operation by the heating unit 130 is not performed properly. Therefore, according to the embodiment, the stability to the temperature control of the production solution accommodated in the treatment bath 10 can be secured and the efficiency can be improved.
  • the temperature control unit 140 it is good to control the temperature of the manufacturing solution accommodated in the treatment bath 10 in the range of 25 °C to 65 °C.
  • the temperature control unit 140 may be manufactured separately from the manufacturing solution circulation path via the cooling unit 110, the filtration unit 120, and the heating unit 130. It is good to be provided in the solution circulation path. That is, the manufacturing solution regeneration device according to the present invention, the second circulation via the first circulation path (C1) and the temperature control unit 140 via the cooling unit 110, filtration unit 120 and the heating unit 130.
  • the circulation path C2 may be provided. According to this configuration, even when the regeneration system via the cooling unit 110, the filtration unit 120 and the heating unit 130 does not operate, the temperature of the manufacturing solution is prevented from being lowered, thereby allowing the reaction between boric acid and polyvinyl alcohol. It can prevent coagulation.
  • another filtration unit 120 may be additionally provided in the circulation path. That is, in the configuration of FIG. 2, a second circulation path C2 may be formed separately from the first circulation path C1, and in the second circulation path C2, together with the temperature control unit 140, a second filtration unit ( 160). In this case, the second filtration unit 160 may remove particles having a predetermined size with respect to the manufacturing solution passing through the second circulation path C2. According to this constitution of the present invention, since the second circulation path C2 includes another filter part 120 separately from the filtration part 120 of the first circulation path C1, a precipitate or coagulum in the manufacturing solution. Impurities such as these can be removed more effectively.
  • the circulation amount of the manufacturing solution for the first circulation path C1 via the cooling unit 110, the filtration unit 120, and the heating unit 130 is the second circulation path (via the temperature control unit 140) ( It is preferably configured to be 5% to 20% of the amount of circulation for C2).
  • the circulation amount of the second circulation path C2 which mainly controls the temperature of the manufacturing solution accommodated in the treatment bath 10
  • the circulation amount of the first circulation path C1 including the cooling unit 110 and the like is a predetermined level or more. In case of increasing, the temperature or concentration of the manufacturing solution contained in the treatment bath 10 may change rapidly. According to the above embodiment, this problem can be prevented.
  • the inlet of the second circulation path C2 may be provided under the treatment bath 10.
  • the inlet of the second circulation path (C2) can be said to mean the inlet of the passage for the production solution flows into the second circulation path (C2).
  • the lower part of the process bath 10 means the part located below the center part of the up-down direction of the process bath 10.
  • the inlet of the second circulation path C2 may be configured to be in contact with or close to the bottom portion of the treatment bath 10.
  • the temperature control of the processing bath 10 by the temperature control unit 140 can be performed more efficiently.
  • the temperature control unit 140 may be configured to increase the temperature of the manufacturing solution accommodated in the treatment bath 10.
  • the low temperature of the manufacturing solution contained in the processing bath 10 is mainly located in the lower portion of the processing bath 10, the inlet of the second circulation path (C2) as shown in the embodiment is the processing bath (10) In the case of the lower part of), the temperature can be increased preferentially for the low temperature production solution. Therefore, according to this aspect of the present invention, it is possible to easily raise the temperature with respect to the production solution contained in the treatment bath 10, and it is possible to control the uniform temperature.
  • the first circulation path (C1) The outlet of the first circulation path C1, which is an outlet through which the manufacturing solution passed through the outlet), may be disposed below the treatment bath 10.
  • the temperature may be slightly lower than that in the treatment bath 10. Therefore, it is preferable that the manufacturing solution flowing out of the first circulation path C1 in the state in which the temperature is lowered is discharged directly to the lower part of the treatment bath 10 rather than to the upper part.
  • the lowering of the temperature of the existing manufacturing solution may occur while moving to the lower portion of the treating bath 10. Can be.
  • the first circulation path (C1) when the inlet of the second circulation path (C2) is located in the lower portion of the treatment bath 10, when the outlet of the first circulation path (C1) is located in the lower portion of the treatment bath (10), the first circulation path ( The low temperature manufacturing solution discharged from C1) may be introduced into the second circulation path C1 as soon as possible to increase the temperature. Therefore, according to this embodiment of the present invention, temperature control of the manufacturing solution of the treatment bath 10 can be performed more efficiently.
  • the outlet of the first circulation path (C1) may be located on the opposite side of the inlet of the second circulation path (C2).
  • the outlet of the first circulation path C1 may be located at the lower right of the treatment bath 10
  • the inlet of the second circulation path C2 may be located at the lower left of the treatment bath 20. have.
  • the outlet of the first circulation path C1 and the inlet of the second circulation path C2 may be formed at the same height in the treatment bath 10.
  • the manufacturing solution flowed out from the first circulation path (C1) may move in the horizontal direction and flow into the second circulation path (C2), discharged from the first circulation path (C1)
  • the low temperature manufacturing solution may be rapidly introduced into the second circulation path C2, thereby making it easier to control the temperature.
  • the polarizer manufacturing solution reproducing apparatus may further include a concentration controller 150, as shown in FIG.
  • the concentration control unit 150 may control the concentration of the manufacturing solution accommodated in the treatment bath 10 within a predetermined range.
  • components such as boric acid and potassium iodide in the preparation solution accommodated in the treatment bath 10 may be gradually reduced, thereby changing the concentration of the preparation solution.
  • the concentration control unit 150 is provided as in the above embodiment, the concentration of the manufacturing solution is maintained within a certain range by the concentration control unit 150, the processing performance of the polyvinyl alcohol film by the manufacturing solution may not be reduced. have.
  • the concentration control unit 150 when the boric acid, potassium iodide and / or iodine is contained in the preparation solution, the concentration control unit 150, the concentration of the boric acid is 0.1% to 10%, relative to the total weight of the preparation solution accommodated in the treatment bath 10,
  • the concentration of the preparation solution may be controlled such that the concentration of potassium iodide is 10% or less and / or the concentration of iodine is 1% or less.
  • the processing bath 10 for polarizing plate manufacture which concerns on this invention can contain the polarizing plate manufacturing solution regeneration apparatus mentioned above. That is, the polarizing plate manufacturing solution reproducing apparatus mentioned above can be applied to the processing bath 10 for polarizing plate manufacturing.
  • the processing bath 10 for polarizing plate manufacture can contain the dyeing bath which dyes a polyvinyl alcohol film, the crosslinking bath which crosslinks a polyvinyl alcohol film, the drawing bath which draws a polyvinyl alcohol film, etc. Therefore, the polarizing plate manufacturing solution regeneration device may be installed in such a dyeing bath, a crosslinking bath and / or a stretching bath.
  • the polarizing plate manufacturing apparatus which concerns on this invention can contain the polarizing plate manufacturing solution regeneration apparatus mentioned above.
  • the polarizing plate manufacturing apparatus may further include a device for manufacturing a polyvinyl alcohol film and providing the same to the processing bath 10 for manufacturing the polarizing plate.
  • FIG. 7 is a flowchart schematically illustrating a method of regenerating a polarizing plate manufacturing solution according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the performing agent of each step may be referred to as each component of the polarizer manufacturing solution reproducing apparatus according to the present invention described above.
  • a part of the manufacturing solution is first introduced from the processing bath 10 in which the manufacturing solution is accommodated (S110).
  • the particles of a predetermined size or more of the cooled production solution is filtered (S130).
  • the heated production solution is flowed out to the treatment bath (10) (S150).
  • the preparation solution may be heated to such an extent that a crosslinked product of polyvinyl alcohol molecules and boric acid can be gelled.
  • the production solution may be cooled to a temperature of 0 °C to 30 °C, preferably 5 °C to 10 °C.
  • step S130 the crosslinked gel of polyvinyl alcohol molecules and boric acid may be filtered in step S120.
  • the polarizing plate manufacturing solution regeneration method according to the present invention may further comprise the step of controlling the temperature of the manufacturing solution accommodated in the processing bath 10 within a predetermined range.
  • the polarizing plate manufacturing solution regeneration method according to the present invention may further include controlling the concentration of the manufacturing solution accommodated in the treatment bath 10 within a predetermined range.
  • a polarizer manufacturing solution regeneration apparatus was configured and installed in a treatment bath (stretched bath) containing a polarizer production solution.
  • the polarizing plate manufacturing solution was made to include water as a solvent and potassium iodide and boric acid in the composition as shown in Table 1.
  • the temperature of the manufacturing solution in the treatment bath 10 was maintained at 56 ° C. by the temperature control unit 140, and the first circulation path passes through the cooling unit 110, the filtration unit 120, and the heating unit 130.
  • the circulation amount of (C1) is set to 10% based on the circulation amount of the second circulation path C2 via the temperature control unit 140.
  • the cooling unit 110 is provided with a plate heat exchanger to cool the manufacturing solution to a temperature of 7 °C ⁇ 8 °C
  • the filter unit 120 is provided with two 3um filter and 1um filter each as shown in Figure 5 Likewise, these filters were placed in series and in parallel, respectively.
  • the heating part 130 was equipped with the plate heat exchanger, and heated the manufacturing solution which passed through the filtration part 120 to 56 degreeC, and supplied it to the process bath 10.
  • the concentration control unit 150 is provided in the treatment bath 10, and the dropping is performed with a 6% boric acid solution and a 12% potassium iodide solution to dissolve the preparation solution in the treatment bath 10. The concentration was kept constant.

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Abstract

본 발명은 편광판 제조용액에서 폴리비닐알코올 저분자를 간단하면서도 효과적으로 제거할 수 있는 편광판 제조용액 재생 장치와 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 장치는, 폴리비닐알코올계 필름으로부터 편광판을 제조하기 위해 붕산을 포함하는 제조용액을 재생하는 장치로서, 상기 제조용액이 수용된 처리 배스로부터 상기 제조용액의 일부를 유입시켜 냉각시키는 냉각부; 상기 냉각부에서 냉각된 제조용액에서 소정 크기 이상의 입자를 여과하는 여과부; 및 상기 여과부를 통과한 제조용액을 가열하여 상기 처리 배스로 유출시키는 가열부를 포함한다.

Description

편광판 제조 용액 재생 장치 및 방법
본 발명은 광학 기능성 필름 제조 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리비닐알코올계 필름으로부터 편광판을 제조하는데 있어서 폴리비닐알코올계 필름을 처리하는데 이용되는 제조용액을 재활용하는 기술에 관한 것이다.
본 출원은 2013년 10월 31일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2013-0131175호 및 2014년 10월 30일자로 출원된 한국 특허출원 번호 제10-2014-0149609호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
광학 기능성 필름은 디스플레이 장치 등의 부품으로 널리 활용되는데, 특히 편광판, 즉 편광 필름은 모든 방향으로 진동하는 빛 중에서 한 방향으로 진동하는 빛만 선택적으로 통과시키는 역할을 할 수 있다는 점에서, 액정표시장치 등의 디스플레이 장치에 널리 이용되고 있다. 더욱이, 편광판은 한 쌍으로 배치될 경우 빛의 통과와 차단을 결정할 수 있으므로, 최근에는 TV, 모니터, 노트북, 디지털 카메라, 휴대전화 등과 같은 다양한 액정표시장치의 필수 구성요소로 이용되고 있다.
이러한 편광판의 주재료로는 폴리비닐알코올(Poly Vinyl Alcohol; PVA)계 필름이 많이 이용되며, 편광판은 이러한 폴리비닐알코올계 필름을 요오드 또는 이색성 염료로 염착시키면서 일축 연신한 후, 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 등의 보호필름과 합지시켜 제조될 수 있다.
이러한 편광판의 제조 공정에 있어서, 폴리비닐알코올 필름은 염착, 가교 및 연신 등의 공정을 거칠 수 있으며, 이를 위해 염착 배스, 가교 배스 및 연신 배스 등의 각종 처리 배스에 침지되어 처리되는 과정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐알코올 필름은 염착 배스에 수용된 붕산(H3BO3), 요오드(I2) 및 요오드화칼륨(KI) 등을 포함하는 용액에 침지되어 염색되는 과정을 거칠 수 있다. 또한, 폴리비닐알코올 필름은 가교 배스에 수용된 요오드화칼륨 및 붕산 등을 포함하는 용액에 침지되어 가교 반응이 일어나는 과정을 거칠 수 있다.
이처럼, 편광판을 제조하기 위해서는 붕산 및 요오드화칼륨 등이 포함된 편광판 제조용액이 담겨진 하나 이상의 처리 배스에 폴리비닐알코올 필름을 침지시키는 과정을 거치는 것이 일반적이다. 그런데, 이처럼 폴리비닐알코올 필름을 처리 배스의 제조용액에 침지시키는 과정에서, 폴리비닐알코올 필름으로부터 저분자량의 폴리비닐알코올 분자들이 빠져나와 제조용액 내에 존재할 수 있게 된다. 이러한 저분자량의 폴리비닐알코올 분자들은 이후의 수세, 보색, 건조 공정 등에 있어서, 폴리비닐알코올 필름의 표면에 이물질로서 석출될 수 있고, 결과적으로는 편광판에 대한 제품 불량으로 이어지게 될 수 있다.
따라서, 이러한 제품 불량을 없애기 위해서는 일정 정도 이상 사용된 제조용액은 처리 배스에서 폐기하고 새로운 제조용액으로 교체하는 것이 필요하다. 그러나, 제조용액에 포함된 요오드화칼륨이나 붕산 등은 비교적 고가의 원료이기 때문에, 제조용액의 잦은 교체는 편광판의 제조 비용을 증가시키는 원인이 될 수 있다.
종래에 이러한 문제점을 해결하기 위해 편광판의 제조용액으로부터 요오드화칼륨 등을 회수하기 위한 기술 등이 제안된 바 있으나, 재생 효율이 높지 않고, 처리 과정이 복잡하며, 처리 비용이 많이 소요되고, 폐액 처리 장치가 편광판 제조 장치와 분리되어 이러한 폐액 처리 장치가 있는 장소로 폐액을 이송시키는 공정이 필요하다는 등의 단점이 존재한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 편광판 제조용액에서 폴리비닐알코올 저분자를 간단하면서도 효과적으로 제거할 수 있는 편광판 제조용액 재생 장치와 방법, 그리고 이를 포함하는 편광판 제조용 처리 배스 및 편광판 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 장치는, 폴리비닐알코올계 필름으로부터 편광판을 제조하기 위해 붕산을 포함하는 제조용액을 재생하는 장치로서, 상기 제조용액이 수용된 처리 배스로부터 상기 제조용액의 일부를 유입시켜 냉각시키는 냉각부; 상기 냉각부에서 냉각된 제조용액에서 소정 크기 이상의 입자를 여과하는 여과부; 및 상기 여과부를 통과한 제조용액을 가열하여 상기 처리 배스로 유출시키는 가열부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 냉각부는, 상기 제조용액을 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 가교체가 응고될 수 있는 온도로 냉각시킨다.
또한 바람직하게는, 상기 냉각부는, 상기 제조용액을 0℃ 내지 30℃의 온도로 냉각시킨다.
또한 바람직하게는, 상기 여과부는, 상기 응고된 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 가교체를 여과한다.
또한 바람직하게는, 상기 여과부는, 여과 크기가 서로 다른 둘 이상의 필터를 구비한다.
또한 바람직하게는, 상기 여과부는, 10um 이하의 여과 크기를 갖는 제1 필터 및 5um 이하의 여과 크기를 갖는 제2 필터를 구비하여, 상기 제조용액이 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터를 순차적으로 통과하도록 구성된다.
또한 바람직하게는, 상기 여과부는, 여과 크기가 동일한 둘 이상의 필터를 병렬로 구비하여, 상기 제조용액이 상기 둘 이상의 필터 중 하나의 필터를 선택적으로 통과하도록 구성된다.
또한 바람직하게는, 상기 냉각부 및 상기 가열부 중 적어도 하나는, 판형 열교환기를 구비한다.
또한 바람직하게는, 상기 처리 배스로부터 상기 제조용액을 유입시키고 유입된 제조용액과의 열교환을 통해 상기 처리 배스 내부에 수용된 제조용액의 온도를 소정 범위 이내로 제어하는 온도 제어부를 더 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 온도 제어부는, 상기 냉각부, 상기 여과부 및 상기 가열부를 경유하는 제조용액 순환경로와 다른 별도의 제조용액 순환경로에 구비된다.
또한 바람직하게는, 상기 냉각부, 상기 여과부 및 상기 가열부를 경유하는 제조용액 순환경로의 제조용액 순환량은, 상기 온도 제어부를 경유하는 제조용액 순환경로의 제조용액 순환량 대비 5% 내지 20%이다.
또한 바람직하게는, 상기 처리 배스에 수용된 제조용액의 농도를 소정 범위 이내로 제어하는 농도 제어부를 더 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 편광판 제조용 처리 배스는, 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 장치를 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 편광판 제조 장치는, 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 장치를 포함한다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 방법은, 폴리비닐알코올계 필름으로부터 편광판을 제조하기 위해 붕산을 포함하는 제조용액을 재생하는 방법으로서, 상기 제조용액이 수용된 처리 배스로부터 상기 제조용액의 일부를 유입시키는 단계; 상기 유입된 제조용액을 냉각시키는 단계; 상기 냉각 단계에서 냉각된 제조용액에서 소정 크기 이상의 입자를 여과하는 단계; 상기 여과 단계가 수행된 제조 용액을 가열하는 단계; 및 상기 가열 단계에서 가열된 제조 용액을 상기 처리 배스로 유출시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 폴리비닐알코올계 필름을 붕산이 포함된 제조용액에 침지시켜 편광판을 제조하는 기술에 있어서, 제조용액으로부터 폴리비닐알코올 저분자가 간단하면서도 효과적으로 제거될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 제조용액에 포함된 폴리비닐알코올 저분자로 인해 편광판의 품질이 저하되거나 불량률이 높아지는 것을 막을 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 편광판 제조용액을 재생시켜 반영구적인 사용을 가능하게 하고 이에 따른 편광판 제조용액의 교체 비용 및 공정을 줄이며, 특히 고가의 요오드화칼륨 및 붕산의 사용량을 줄임으로써 편광판 제조 비용을 절감할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 측면에 의하면, 편광판 제조 장치의 처리 배스에서 자체적으로 제조용액을 재생할 수 있으므로, 처리 배스의 제조용액에 폴리비닐알코올을 침지시켜 편광판을 제조함과 동시에 이러한 제조용액이 실시간으로 재생되도록 할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 기사용된 제조용액을 재생 처리를 위한 다른 장소로 이송시킬 필요가 없어, 이에 따른 재생 시간 및 재생 비용을 감소시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판 제조용액 재생 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판 제조용액 재생 장치에 의한 제조용액 재생 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은, 편광판 제조용액의 온도에 따른 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 가교체 응고에 대한 상대 정도를 개략적으로 나타내는 그래프이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판 제조용액 재생 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판 제조용액 재생 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판 제조용액 재생 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판 제조용액 재생 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판 제조용액 재생 장치의 기능적 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판 제조용액 재생 장치에 의한 제조용액 재생 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 장치는, 냉각부(110), 여과부(120) 및 가열부(130)를 포함한다.
상기 냉각부(110)는, 제조용액이 수용된 처리 배스(10)로부터 제조용액의 일부를 유입시킨다. 이를 위해, 상기 냉각부(110)는 펌프를 구비하여, 이러한 펌프의 작동을 통해 처리 배스(10)로부터 그에 수용된 제조 용액을 자신에게 유입시킬 수 있다.
여기서, 처리 배스(10)(bath)란 편광판을 제조하는 공정에 포함되어 폴리비닐알코올(PVA)계 필름을 침지시켜 처리하기 위한 배스를 의미한다. 이러한 처리 배스(10)에는 편광판을 제조하는데 이용되는 다양한 처리용 배스가 포함될 수 있다. 대표적으로, 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 장치가 적용되는 처리 배스(10)에는 폴리비닐알코올 필름을 염색시키기 위한 염착 배스, 폴리비닐알코올 필름에서 가교 반응을 일으키는 가교 배스 및 폴리비닐알코올 필름을 연신시키는 연신 배스 중 적어도 하나 이상이 포함될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 장치는, 염착 배스, 가교 배스 및 연신 배스 모두에 각각 구비되거나 그 중 하나의 처리 배스(10)에만 구비될 수 있다. 뿐만 아니라, 이러한 염착, 가교 및 연신 등의 공정이 하나의 처리 배스(10) 내에서 수행되는 경우, 그러한 처리 배스(10)에도 본 발명이 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 장치가 적용된 처리 배스(10)는, 편광판을 제조하기 위한 제조용액으로서 붕산을 포함할 수 있다. 이러한 붕산은, 가교 반응을 통해 폴리비닐알코올 필름의 연신 과정에서 일정 정도의 강도를 부여하는 기능을 할 수 있다. 바람직하게는, 상기 처리 배스(10)는, 제조용액으로서 이러한 붕산 이외에, 요오드화칼륨 및 요오드 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 특히, 요오드화칼륨은 폴리비닐알코올 필름에 대하여 요오드 이온종의 분포를 고르게 할 수 있는 장점이 있다.
상기 냉각부(110)는, 이러한 제조용액 중 적어도 일부를 처리 배스(10)로부터 유입시킨 후, 유입된 제조용액을 냉각시킨다. 여기서, 냉각이란, 제조용액에 대하여 처리 배스(10)에 수용된 상태에서의 온도보다 낮은 온도로 유지시키는 것을 의미한다.
상기 냉각부(110)는 냉각수를 이용하여 제조용액을 냉각시킬 수 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 냉각 방식으로 한정되는 것은 아니며, 상기 냉각부(110)는 다양한 방식으로 제조용액을 냉각시킬 수 있다.
그리고, 상기 냉각부(110)는, 제조용액을 냉각시키기 위해 판형 열교환기를 구비할 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 단시간에 제조용액의 온도를 낮출 수 있고, 냉각부(110)의 부피를 크게 하지 않을 수 있는 장점이 있다. 다만, 본 발명이 반드시 이러한 형태로 한정되는 것은 아니며, 상기 냉각부(110)는 다양한 형태의 열교환기를 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 냉각부(110)는, 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 가교체가 응고(겔화)될 수 있는 온도로 제조용액을 냉각시키는 것이 좋다. 상기 살펴본 바와 같이, 폴리비닐알코올 필름을 침지시키는 제조용액에는 폴리비닐알코올 필름으로부터 이탈된 폴리비닐알코올 저분자가 포함되어 있을 수 있다. 그리고, 이러한 제조용액에는 붕산이 포함되어 있다. 따라서, 상기 냉각부(110)가 소정 온도 이하로 이러한 제조용액을 냉각시키면, 제조용액 속에 포함된 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 가교체가 겔(gel)화됨으로써 응고물이 형성될 수 있다.
상기 여과부(120)는, 상기 냉각부(110)의 후단에 위치하여 상기 냉각부(110)에서 냉각된 제조용액 중에서 소정 크기의 입자를 여과한다. 이를 위해, 상기 여과부(120)는, 소정 크기 이상의 입자가 통과되지 않도록 하는 필터를 하나 이상 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 여과부(120)는, 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 가교체에 대한 응고물을 여과할 수 있다. 즉, 냉각부(110)가 제조용액을 냉각시켜 제조용액 중에 포함된 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 가교체가 응고된 경우, 상기 여과부(120)는 이와 같이 응고된 가교체를 불순물 입자로서 여과시키고 이를 제조용액으로부터 제거되도록 할 수 있다. 따라서, 제조용액은 상기 여과부(120)를 거치게 됨으로써 폴리비닐알코올 분자와 붕산이 제거될 수 있다.
예를 들어, 상기 여과부는, 0.1 um 내지 10 um의 여과 크기를 가질 수 있다. 즉, 상기 여과부는 평균 직경이 0.1um 내지 10 um 이상의 크기를 갖는 가교체 응고 입자를 필터링하도록 구성될 수 있다. 또는, 상기 여과부는 1 um 내지 5 um의 여과 크기를 갖도록 구성될 수도 있다. 이를테면, 상기 여과부는 3 um의 필터 크기를 가짐으로써, 3 um 이상의 크기를 갖는 가교체 응고 입자를 필터링하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 여과부(120)는, 제조용액의 흐름 방향에 대하여 수직인 방향에서 소정 각도 경사진 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제조용액이 좌측에서 우측 방향으로 이동하는 경우, 상기 여과부(120)는, 하부가 좌측 방향, 상부가 우측 방향에 위치하도록 구성될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 여과부(120)의 경우, 겔을 필터링하도록 구성될 수 있는데, 겔은 특성상, 그 크기에 상관 없이 압력에 의해 필터를 통과할 수 있다. 따라서, 상기 실시예와 같이, 여과부(120)가 기울어진 형태로 구성되는 경우, 겔 상태의 불순물 입자가 여과부(120)의 상부 또는 하부로 이동할 수 있어, 겔 상태의 불순물 입자가 압력에 의해 필터를 통과하게 되는 것을 방지할 수 있다.
상기 가열부(130)는, 제조용액을 가열하여 처리 배스(10)로 유출시킨다. 즉, 가열부(130)는 여과부(120)의 후단에 위치하여, 여과부(120)에 의해 폴리비닐알코올 분자 및 붕산이 일정 정도 제거된 제조용액을 가열한 후, 온도가 상승한 제조용액을 처리 배스(10)로 공급한다. 여과부(120)를 거친 제조용액은 이미 냉각부(110)에 의해 냉각된 상태이므로, 가열부(130)에 의한 가열 과정을 거치지 않고 그대로 처리 배스(10)로 유입되면 처리 배스(10)에 수용된 제조용액의 온도를 떨어뜨릴 수 있다. 그리고, 이와 같은 온도 저하는 처리 배스(10)에 수용된 제조용액 중의 폴리비닐알코올 분자 및 붕산의 응고를 유발하여 편광판의 품질을 떨어뜨리는 등의 문제를 일으킬 수 있다. 따라서, 상기 가열부(130)는, 냉각부(110) 및 여과부(120)를 거친 제조용액이 다시 처리 배스(10)로 공급되기 전에 처리 배스(10)에 수용된 다른 제조용액의 온도와 맞추어 줌으로써, 처리 배스(10)에 수용된 제조용액의 온도 저하를 방지할 수 있다.
여기서, 상기 가열부(130)는, 제조용액을 가열하기 위해 판형 열교환기를 구비할 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 단시간에 제조용액의 온도를 높일 수 있고, 가열부(130)의 부피가 크게 증가하는 것을 막을 수 있다. 다만, 본 발명이 반드시 이러한 형태로 한정되는 것은 아니며, 상기 가열부(130)는 다양한 형태의 열교환기를 구비할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 장치에 있어서, 상기 냉각부(110)는, 제조용액을 0℃ 내지 30℃의 온도로 냉각시키는 것이 좋다. 편광판을 제조하기 위해 통상적으로 이용되는 제조용액의 경우, 이러한 온도 범위에서 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 상당량이 급속하게 응고, 즉 응집될 수 있기 때문이다. 이에 대해서는, 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은, 편광판 제조용액의 온도에 따른 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 응집(aggregation)에 대한 상대 정도(relative degree)를 개략적으로 나타내는 그래프이다.
여기서, 도 3에 사용된 편광판 제조용액의 조성은 다음의 표 1과 같다.
표 1
Figure PCTKR2014010327-appb-T000001
표 1에서, 요오드화칼륨(KI) 및 붕산(H3BO3)은 전체 용액에 대한 중량% 단위로 나타내고, 폴리비닐알코올(PVA) 및 요오드(I2)는 ppm 단위로 나타내었다. 그리고, 표 1에 표시된 조성 이외에 나머지 대부분의 조성은 용매로서 물이다.
도 3을 참조하면, 온도가 낮아짐에 따라 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 응고가 이루어지되, 30℃에서 이러한 응고가 본격화되는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 실시예와 같이, 냉각부(110)는 0℃ 내지 30℃의 온도로 제조용액을 냉각시키는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
특히, 도 3의 그래프에서, 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 응집도는 30℃ 이하의 온도에서도 온도 감소에 따라 계속적으로 증가하다가 5℃ 내지 10℃의 온도부터는 온도 감소에도 크게 증가하지 않음을 알 수 있다. 따라서, 상기 냉각부(110)는, 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 응고에 대한 효율화를 기하기 위해, 제조용액을 5℃ 내지 10℃의 온도로 냉각시키는 것이 좋다. 만일, 상기 냉각부(110)에 의해 제조용액의 온도가 필요 이상으로 낮춰질 경우, 가열부(130)에 의해 제조용액을 가열하는 비용 및 시간이 증가할 수 있고, 냉각부(110) 내에서의 열교환 구간의 길이가 증가할 수 있다. 따라서, 상기 실시예와 같이, 냉각부(110)가 제조용액을 5℃ 내지 10℃의 온도로 냉각시키는 구성에 의하면, 응고 효율이 최대화될 수 있도록 제조용액을 냉각하면서도 그에 따른 시간 및 비용, 냉각부(110) 설치 공간 등을 최소화할 수 있다.
바람직하게는, 상기 여과부(120)는, 여과 크기가 다른 둘 이상의 필터를 구비할 수 있다. 이에 대해서는, 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 편광판 제조용액 재생 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 다만, 이하에서는, 도 2의 구성에 비해 차이점이 있는 구성을 위주로 설명하도록 하고, 도 2의 구성에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 4를 참조하면, 상기 여과부(120)는, 제1 필터(121) 및 제2 필터(122), 2개의 필터를 구비할 수 있다. 그리고, 이러한 제1 필터(121) 및 제2 필터(122)는 직렬 형태로 배치되게 구성됨으로써, 제조 용액이 이러한 제1 필터(121) 및 제2 필터(122)를 순차적으로 통과하도록 할 수 있다. 이때, 제1 필터(121)는 제2 필터(122)에 비해 상대적으로 여과 성능이 낮은 필터, 즉 여과되는 입자의 크기가 상대적으로 큰 필터로 구성되는 것이 좋다.
특히, 상기 제1 필터(121)는 10um 이하의 여과 크기를 가질 수 있고, 상기 제2 필터(122)는 5um 이하의 여과 크기를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 필터(121)는, 5 um 내지 10 um의 여과 크기를 갖고, 상기 제2 필터(122)는, 이보다 작은 0.1 um 내지 5 um의 여과 크기를 갖도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 필터(121)는 10um의 여과 크기를 가져 10um 초과의 크기를 갖는 입자가 대략 99% 이상 차단되도록 구성되고, 상기 제2 필터(122)는 5um의 여과 크기를 가져 5um 초과의 크기를 갖는 입자가 대략 99% 이상 차단되도록 구성될 수 있다.
이처럼, 직렬로 배치된 2개 이상의 필터를 통해 제조용액 중 입자가 필터링되도록 구성된 실시예에 의하면, 단시간에 차압의 상승이 발생하여 잦은 필터를 교체하게 되는 문제점 등을 줄일 수 있다. 즉, 제조용액에 포함된 입자, 특히 폴리비닐알코올과 붕산이 가교되어 겔 형태로 응고된 응고체를 제거하기 위해 처음부터 여과 크기가 작은 필터를 사용하게 되면, 해당 필터에서 단시간에 차압이 상승되어 필터를 자주 교체해야 하므로, 이로 인한 공정상 손실 및 비용 증가가 초래될 수 있다. 특히, 겔의 특성상, 실제 겔의 크기와 상관 없이 압력에 의해 필터를 통과할 수 있으므로, 필터에 대한 통과 압력이 높아지는 것은 좋지 않을 수 있다. 하지만, 상기 실시예와 같이, 여과 크기가 큰 필터부터 여과 크기가 작은 필터로 제조용액이 순차적으로 통과하도록 구성하면, 상대적으로 크기가 큰 입자는 앞선 필터에서 필터링되고 상대적으로 크기가 작은 입자는 이후의 필터에서 필터링되어, 필터의 차압 상승을 완화시킬 수 있으므로, 필터 교체 주기를 낮출 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제1 필터(121)는 3um 이하의 여과 크기를 갖고 상기 제2 필터(122)는 1um 이하의 여과 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 필터(121)는 3 um의 여과 크기를 갖고 제2 필터(122)는 1 um의 여과 크기를 가질 수 있다. 이 경우, 냉각부(110)에 의해 냉각된 제조용액은 1차 필터 및 2차 필터를 순차적으로 통과할 수 있다. 그리고, 제조용액 중에 포함된 입자 중, 3um 초과의 크기를 갖는 입자는 제1 필터(121)에 의해 제거되고, 1um ~ 3um의 크기를 갖는 입자는 제2 필터(122)에 의해 제거되도록 할 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 상기 여과부(120)에 의해, 폴리비닐알코올과 붕산의 응고체가 보다 효과적이고 확실하게 필터링하여 제거되도록 할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판 제조용액 재생 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 다만, 이하에서는, 도 2 및 도 4의 구성에 비해 차이점이 있는 구성을 위주로 설명하도록 하고, 도 2 및 도 4의 구성에 대한 설명이 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 5를 참조하면, 상기 여과부(120)는, 여과 크기가 동일한 둘 이상의 필터를 구비하고, 이러한 필터가 병렬로 배치되도록 구성될 수 있다. 즉, 도 5의 구성에서 제1 필터(121)와 제3 필터(123)는 동일한 여과 크기를 가지며, 병렬로 배치되게 구성될 수 있다. 따라서, 냉각부(110)에 의해 냉각된 제조용액은 제1 필터(121) 또는 제3 필터(123)를 통과하여 필터링되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 필터의 차압 상승을 완화시키는 한편, 어느 하나의 필터가 사용이 어려운 경우에도 여과부(120)의 동작이 중단되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 도 5의 구성에서 차압 상승으로 인해 제1 필터(121)를 교체해야 하는 경우에도, 제3 필터(123)를 통해 제조용액이 여과되도록 할 수 있다. 따라서 이 경우, 본 발명에 따른 재생 장치의 가동 시간을 증가시킬 수 있다.
한편, 상기 실시예와 같이, 여과 크기가 동일한 둘 이상의 필터가 병렬 배치된 구성에 있어서도, 각 필터는 또 다른 필터와 직렬 배치되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 병렬 배치된 제1 필터(121) 및 제3 필터(123)는, 또 다른 필터인 제2 필터(122) 및 제4 필터(124)와 직렬 배치되게 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 필터(121) 및 제2 필터(122)를 포함하는 여과 경로와 제3 필터(123) 및 제4 필터(124)를 포함하는 여과 경로가 동일한 여과 성능을 갖도록, 제2 필터(122) 및 제4 필터(124) 또한 동일한 여과 크기를 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 필터(121) 및 제3 필터(123)는 10um 미만의 여과 크기를 갖고, 제2 필터(122) 및 제4 필터(124)는 5um 미만의 여과 크기를 가질 수 있다.
또한, 도 5의 구성에서는, 2개의 여과 경로가 포함된 구성이 도시되어 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 일 측면에 따른 편광판 제조용액 재생 장치는, 3개 이상의 여과 경로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 필터와 제2 필터로 이루어지는 제1 여과 경로 및 제3 필터와 제4 필터로 이루어지는 제2 여과 경로 이외에, 이러한 제1 여과 경로 및 제2 여과 경로와 병렬로 제3 여과 경로가 포함될 수 있다. 이때, 제3 여과 경로에는, 제1 필터 및 제3 필터와 동일한 여과 성능을 갖는 제5 필터, 제2 필터 및 제4 필터와 동일한 여과 성능을 갖는 제6 필터가 직렬로 연결된 형태로 포함될 수 있다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 편광판 제조용액 재생 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 6에서도, 앞선 실시예 구성에 비해 차이점이 있는 구성을 위주로 설명하도록 한다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 장치는, 온도 제어부(140)를 더 포함할 수 있다.
상기 온도 제어부(140)는, 처리 배스(10) 내부에 수용된 제조용액의 온도를 소정 범위 이내로 제어한다. 이를 위해, 상기 온도 제어부(140)는, 처리 배스(10)로부터 제조용액을 유입시키고 유입된 제조용액과의 열교환을 수행할 수 있다.
특히, 상기 온도 제어부(140)는, 제조용액을 유입시켜 유입된 제조용액을 가열시킬 수 있다. 처리 배스(10)에 수용된 제조용액의 온도가 적정 온도보다 낮아지면 폴리비닐알코올 분자와 붕산이 응고될 수 있는데, 상기 온도 제어부(140)의 가열에 의해 처리 배스(10) 내에서 이러한 응고 현상이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 장치가 구비된 경우, 냉각부(110)에 의해 제조용액이 냉각되는 단계를 거치게 되는데, 상기 실시예와 같이 온도 제어부(140)에 의해 처리 배스(10) 내부의 온도가 제어되면, 가열부(130)에 의한 가열 동작이 제대로 이루어지지 않는 경우에도 응고 현상이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 실시예에 의하면, 처리 배스(10)에 수용된 제조용액의 온도 제어에 대한 안정성이 확보되고 효율성이 향상될 수 있다.
바람직하게는, 상기 온도 제어부(140)는, 처리 배스(10) 내부에 수용된 제조용액의 온도를 25℃ 내지 65℃의 범위로 제어하는 것이 좋다.
또한 바람직하게는, 상기 온도 제어부(140)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 냉각부(110), 여과부(120) 및 가열부(130)를 경유하는 제조용액 순환경로와 다른 별도의 제조용액 순환경로에 구비되는 것이 좋다. 즉, 본 발명에 따른 제조용액 재생 장치는, 냉각부(110), 여과부(120) 및 가열부(130)를 경유하는 제1 순환경로(C1) 및 온도 제어부(140)를 경유하는 제2 순환경로(C2)를 구비할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 냉각부(110), 여과부(120) 및 가열부(130)를 경유하는 재생 시스템이 가동되지 않는 경우에도 제조용액의 온도 저하를 방지하여 붕산과 폴리비닐알코올 간 반응을 통한 응고를 막을 수 있다.
한편, 상기 온도 제어부(140)를 경유하는 별도의 제조용액 순환경로가 형성된 경우, 이러한 순환경로에는 다른 여과부(120)가 추가로 구비될 수 있다. 즉, 도 2의 구성에서 제1 순환경로(C1)와 별도로 제2 순환경로(C2)가 형성될 수 있으며, 이러한 제2 순환경로(C2)에는 온도 제어부(140)와 함께 제2 여과부(160)가 포함될 수 있다. 이때, 제2 여과부(160)는, 제2 순환경로(C2)를 통과하는 제조용액에 대하여 소정 크기의 입자를 제거할 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 제1 순환경로(C1)의 여과부(120)와는 별도로, 제2 순환경로(C2)에 다른 여과부(120)가 포함되어 있으므로, 제조용액 중 침전물이나 응고물 등의 불순물을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
여기서, 냉각부(110), 여과부(120) 및 가열부(130)를 경유하는 제1 순환경로(C1)에 대한 제조용액의 순환량은, 온도 제어부(140)를 경유하는 제2 순환경로(C2)에 대한 순환량 대비 5% 내지 20%가 되도록 구성되는 것이 좋다. 처리 배스(10)에 수용된 제조용액의 온도를 주로 제어하는 제2 순환경로(C2)의 순환량을 기준으로, 냉각부(110) 등이 포함된 제1 순환경로(C1)의 순환량이 일정 수준 이상으로 많아지는 경우 처리 배스(10)에 수용된 제조용액의 온도나 농도가 급변할 수 있는데, 상기 실시예에 의하는 경우, 이러한 문제를 방지할 수 있다.
한편, 온도 제어부(140)가 제2 순환경로(C2)에 위치하는 구성에 있어서, 제2 순환경로(C2)의 유입구는, 처리 배스(10)의 하부에 구비될 수 있다. 여기서, 제2 순환경로(C2)의 유입구는, 제2 순환경로(C2)로 제조용액이 유입되기 위한 통로의 입구를 의미한다고 할 수 있다. 또한, 처리 배스(10)의 하부란, 처리 배스(10)의 상하 방향 중앙 부분을 기준으로 아래 쪽에 위치한 부분을 의미한다고 할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 순환경로(C2)의 유입구는, 처리 배스(10)의 바닥 부분에 접하거나 그에 가깝도록 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 온도 제어부(140)에 의한 처리 배스(10)의 온도 제어가 보다 효율적으로 수행될 수 있다. 특히, 온도 제어부(140)는, 처리 배스(10)에 수용된 제조용액의 온도를 높이도록 구성될 수 있다. 이때, 처리 배스(10)에 수용된 제조용액 중 온도가 낮은 제조용액은 주로 처리 배스(10)의 하부에 위치하게 되므로, 상기 실시예와 같이 제2 순환경로(C2)의 유입구가 처리 배스(10)의 하부에 위치하는 경우, 온도가 낮은 제조용액에 대하여 우선적으로 온도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의할 경우, 처리 배스(10)에 수용된 제조용액에 대하여 온도를 용이하게 상승시킬 수 있고, 균일한 온도 제어가 가능해질 수 있다.한편, 제1 순환경로(C1)를 통과한 제조용액이 유출되는 출구인 제1 순환경로(C1)의 유출구는, 처리 배스(10)의 하부에 위치하도록 구성될 수 있다.
제조용액은 제1 순환경로(C1)를 통과하면서, 처리 배스(10)에서보다 온도가 다소 낮아질 수 있다. 따라서, 이와 같이 온도가 낮아진 상태에서 제1 순환경로(C1)로부터 유출된 제조용액은 처리 배스(10)의 상부보다는 하부로 곧바로 배출되는 것이 바람직하다. 온도가 낮아진 제조용액이 처리 배스(10)의 상부로 배출되면, 처리 배스(10)의 하부로 이동하면서 기존 제조용액의 온도를 낮추는 문제가 발생할 수 있으나, 상기 실시예에 의하면, 이러한 문제가 예방될 수 있다.
또한, 제2 순환경로(C2)의 유입구가 처리 배스(10)의 하부에 위치하는 경우, 제1 순환경로(C1)의 유출구가 처리 배스(10)의 하부에 위치하면, 제1 순환경로(C1)로부터 배출된 저온의 제조용액이 최대한 곧바로 제2 순환경로(C1)로 유입되도록 하여 온도를 상승시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 처리 배스(10)의 제조용액에 대한 온도 제어가 보다 효율적으로 수행될 수 있다.
한편, 제1 순환경로(C1)의 유출구는 제2 순환경로(C2)의 유입구의 반대 측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 순환경로(C1)의 유출구는 처리 배스(10)의 우측 하부에 위치할 수 있고, 제2 순환경로(C2)의 유입구는 처리 배스(20)의 좌측 하부에 위치할 수 있다. 특히, 제1 순환경로(C1)의 유출구와 제2 순환경로(C2)의 유입구는 처리 배스(10)에서 동일한 높이로 형성될 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 제1 순환경로(C1)로부터 유출된 제조용액이 수평 방향으로 이동하여 제2 순환경로(C2)로 유입될 수 있으므로, 제1 순환경로(C1)로부터 배출된 저온의 제조용액이 신속하게 제2 순환경로(C2)로 유입될 수 있어 온도 제어가 보다 용이해질 수 있다.
또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 농도 제어부(150)를 더 포함할 수 있다.
상기 농도 제어부(150)는, 처리 배스(10)에 수용된 제조용액의 농도를 소정 범위 이내로 제어할 수 있다. 폴리비닐알코올 필름의 처리 및 여과부(120)의 여과에 의해 처리 배스(10)에 수용된 제조용액 중의 붕산 및 요오드화칼륨 등의 성분은 점차 줄어들 수 있으며 이로 인해 제조용액 농도가 변화할 수 있다. 하지만, 상기 실시예와 같이 농도 제어부(150)가 구비되면, 이러한 농도 제어부(150)에 의해 제조용액의 농도가 일정 범위 이내로 유지되어, 제조용액에 의한 폴리비닐알코올 필름의 처리성능이 줄어들지 않을 수 있다.
이때, 제조용액에 붕산, 요오드화칼륨 및/또는 요오드가 포함된 경우, 상기 농도 제어부(150)는, 처리 배스(10)에 수용된 제조용액의 전체 중량 대비, 붕산의 농도가 0.1%~10%, 요오드화칼륨의 농도가 10% 이하 및/또는 요오드의 농도가 1% 이하가 되도록 제조용액의 농도를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 편광판 제조용 처리 배스(10)는, 상술한 편광판 제조용액 재생 장치를 포함할 수 있다. 즉, 상술한 편광판 제조용액 재생 장치는, 편광판 제조용 처리 배스(10)에 적용될 수 있다. 이때, 편광판 제조용 처리 배스(10)는, 폴리비닐알코올 필름을 염착시키는 염착 배스, 폴리비닐알코올 필름을 가교시키는 가교 배스 및 폴리비닐알코올 필름을 연신시키는 연신 배스 등을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 편광판 제조용액 재생 장치는 이러한, 염착 배스, 가교 배스 및/또는 연신 배스에 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 편광판 제조 장치는, 상술한 편광판 제조용액 재생 장치를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 편광판 제조 장치는, 이러한 편광판 제조용액 재생 장치 이외에도, 폴리비닐알코올 필름을 제조하여 편광판 제조용 처리 배스(10)에 제공하는 장치 등을 더 포함할 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판 제조용액 재생 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 다만, 도 7에서 각 단계의 수행 주체는, 상술한 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 장치의 각 구성요소라 할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 방법에 의하면, 먼저 제조용액이 수용된 처리 배스(10)로부터 제조용액의 일부를 유입시킨다(S110). 다음으로, 이와 같이 유입된 제조용액을 냉각시킨 후(S120), 냉각된 제조용액 중 소정 크기 이상의 입자를 여과시킨다(S130). 그리고 나서, 소정 입자가 여과된 제조 용액을 가열한 후(S140), 가열된 제조용액을 처리 배스(10)로 유출시킨다(S150).
바람직하게는, 상기 S120 단계는, 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 가교체가 겔화될 수 있는 정도로 제조용액을 가열시킬 수 있다. 이를테면, 상기 S120 단계는, 제조용액이 0℃ 내지 30℃의 온도, 바람직하게는 5℃ 내지 10℃의 온도로 냉각되도록 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 S130 단계는, S120 단계에서 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 가교체 겔이 여과되도록 할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 방법은, 처리 배스(10) 내부에 수용된 제조용액의 온도를 소정 범위 이내로 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 편광판 제조용액 재생 방법은, 처리 배스(10)에 수용된 제조용액의 농도를 소정 범위 이내로 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
본 발명에 따른 실시예로서, 도 6에 도시된 바와 같이 편광판 제조용액 재생 장치를 구성하고 이를 편광판 제조용액이 담겨진 처리 배스(연신 배스)에 설치되도록 하였다. 이때, 편광판 제조용액은 물을 용매로 하고 요오드화칼륨 및 붕산 등이 표 1에 표시된 바와 같은 조성으로 포함되도록 하였다.
그리고, 온도 제어부(140)에 의해 처리 배스(10) 내 제조용액의 온도는 56℃로 유지되었으며, 냉각부(110), 여과부(120) 및 가열부(130)를 경유하는 제1 순환경로(C1)의 순환량이 온도 제어부(140)를 경유하는 제2 순환경로(C2)의 순환량을 기준으로 10%가 되도록 하였다.
또한, 냉각부(110)는 판형 열교환기를 구비하여 제조용액을 7℃~8℃의 온도로 냉각하였고, 여과부(120)는 3um 필터 및 1um 필터를 각각 2개씩 구비하여 도 5에 도시된 바와 같이 이러한 필터가 각각 직렬 및 병렬로 배치되도록 하였다. 그리고, 가열부(130)는, 판형 열교환기를 구비하여 여과부(120)를 거친 제조용액을 다시 56℃로 가열하여 처리 배스(10)로 공급하였다.
또한, 도 6에는 도시되어 있지 않지만, 처리 배스(10)에는 농도 제어부(150)가 설치되어, 6% 붕산 용액 및 12% 요오드화칼륨 용액으로 점적을 실시하여, 처리 배스(10) 내의 제조용액의 농도가 일정하게 유지되도록 하였다.
그리고, 이와 같은 순환 시스템을 구성한 후, 24시간 동안 폴리비닐알코올 필름을 처리 배스(10) 내의 제조용액에 침지시키는 과정을 수행한 후, 처리 배스(10) 내의 제조용액의 농도를 분석하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
표 2
Figure PCTKR2014010327-appb-T000002
표 2의 결과를 참조하면, 표 1의 결과에 비해 요오드화칼륨(KI) 및 붕산(H3BO3)은 거의 일정한 수준으로 유지되는 반면, 폴리비닐알코올 분자는 15ppm에서 0.5ppm으로 크게 줄어든 것을 알 수 있다. 즉, 편광판 제조용액에 폴리비닐알코올 필름을 침지시키는 공정을 계속 진행하였음에도 불구하고 제조용액 중에 폴리비닐알코올 분자가 증가하지 않고 오히려 감소함을 알 수 있다. 그러므로, 본 발명에 의하면, 편광판 제조용액 중에 폴리비닐알코올 분자가 점점 증가하여 폐액이 되는 문제가 크게 개선될 수 있고, 이로 인해 편광판 제조 비용 등이 효과적으로 절감될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (19)

  1. 폴리비닐알코올계 필름으로부터 편광판을 제조하기 위해 붕산을 포함하는 제조용액을 재생하는 장치에 있어서,
    상기 제조용액이 수용된 처리 배스로부터 상기 제조용액의 일부를 유입시켜 냉각시키는 냉각부;
    상기 냉각부에서 냉각된 제조용액에서 소정 크기 이상의 입자를 여과하는 여과부; 및
    상기 여과부를 통과한 제조용액을 가열하여 상기 처리 배스로 유출시키는 가열부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각부는, 상기 제조용액을 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 가교체가 응고될 수 있는 온도로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각부는, 상기 제조용액을 0℃ 내지 30℃의 온도로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉각부는, 상기 제조용액을 5℃ 내지 10℃의 온도로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 여과부는, 상기 응고된 폴리비닐알코올 분자와 붕산의 가교체를 여과하는 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 여과부는, 여과 크기가 서로 다른 둘 이상의 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 여과부는, 10um 이하의 여과 크기를 갖는 제1 필터 및 5um 이하의 여과 크기를 갖는 제2 필터를 구비하여, 상기 제조용액이 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터를 순차적으로 통과하도록 구성된 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 여과부는, 3um 이하의 여과 크기를 갖는 제1 필터 및 1um 이하의 여과 크기를 갖는 제2 필터를 구비하여, 상기 제조용액이 상기 제1 필터 및 상기 제2 필터를 순차적으로 통과하도록 구성된 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 여과부는, 여과 크기가 동일한 둘 이상의 필터를 병렬로 구비하여, 상기 제조용액이 상기 둘 이상의 필터 중 하나의 필터를 선택적으로 통과하도록 구성된 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 냉각부 및 상기 가열부 중 적어도 하나는, 판형 열교환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 처리 배스로부터 상기 제조용액을 유입시키고 유입된 제조용액과의 열교환을 통해 상기 처리 배스 내부에 수용된 제조용액의 온도를 소정 범위 이내로 제어하는 온도 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 온도 제어부는, 상기 냉각부, 상기 여과부 및 상기 가열부를 경유하는 제조용액 순환경로와 다른 별도의 제조용액 순환경로에 구비된 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 냉각부, 상기 여과부 및 상기 가열부를 경유하는 제조용액 순환경로의 제조용액 순환량은, 상기 온도 제어부를 경유하는 제조용액 순환경로의 제조용액 순환량 대비 5% 내지 20%인 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 온도 제어부는, 상기 처리 배스 내부에 수용된 제조용액의 온도를 25℃ 내지 65℃로 제어하는 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 처리 배스에 수용된 제조용액의 농도를 소정 범위 이내로 제어하는 농도 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제조용액은 상기 붕산 이외에 요오드화칼륨 및 요오드 중 적어도 하나 이상을 포함하고,
    상기 농도 제어부는, 상기 처리 배스에 수용된 제조용액의 전체 중량 대비, 상기 붕산의 농도가 0.1% 내지 10%, 상기 요오드화칼륨의 농도가 10% 이하 및 상기 요오드의 농도가 1% 이하가 되도록 상기 처리 배스에 수용된 제조용액의 농도를 제어하는 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 편광판 제조용액 재생 장치를 포함하는 편광판 제조용 처리 배스.
  18. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 편광판 제조용액 재생 장치를 포함하는 편광판 제조 장치.
  19. 폴리비닐알코올계 필름으로부터 편광판을 제조하기 위해 붕산을 포함하는 제조용액을 재생하는 방법에 있어서,
    상기 제조용액이 수용된 처리 배스로부터 상기 제조용액의 일부를 유입시키는 단계;
    상기 유입된 제조용액을 냉각시키는 단계;
    상기 냉각 단계에서 냉각된 제조용액에서 소정 크기 이상의 입자를 여과하는 단계;
    상기 여과 단계가 수행된 제조 용액을 가열하는 단계; 및
    상기 가열 단계에서 가열된 제조 용액을 상기 처리 배스로 유출시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판 제조용액 재생 방법.
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