(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリビニルアルコール系フィルムから偏光板を製造するためにホウ酸を含む製造溶液を再生する装置であって、
前記製造溶液が収容された処理槽から前記製造溶液の一部を流れ込ませて冷却させる冷却部と、
前記冷却部で冷却された製造溶液から所定大きさ以上の粒子を濾過する濾過部と、
前記濾過部を通過した製造溶液を加熱して前記処理槽に排出する加熱部とを含むことを特徴とする偏光板製造溶液の再生装置であって、
前記濾過部は、製造溶液の流れの垂直方向から所定角度傾いた形態で構成される再生装置。
【請求項２】
前記冷却部は、前記製造溶液をポリビニルアルコール分子とホウ酸との架橋体が凝固可能な温度に冷却させることを特徴とする請求項１に記載の偏光板製造溶液の再生装置。
【請求項３】
前記冷却部は、前記製造溶液を０℃〜３０℃の温度に冷却させることを特徴とする請求項２に記載の偏光板製造溶液の再生装置。
【請求項４】
前記冷却部は、前記製造溶液を５℃〜１０℃の温度に冷却させることを特徴とする請求項３に記載の偏光板製造溶液の再生装置。
【請求項５】
前記濾過部は、前記凝固したポリビニルアルコール分子とホウ酸との架橋体を濾過することを特徴とする請求項２に記載の偏光板製造溶液の再生装置。
【請求項６】
前記濾過部は、フィルターサイズが異なる２つ以上のフィルターを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の偏光板製造溶液の再生装置。
【請求項７】
前記濾過部は、１０μｍ以下のフィルターサイズを有する第１フィルター及び５μｍ以下のフィルターサイズを有する第２フィルターを備え、前記製造溶液が前記第１フィルター及び前記第２フィルターを順に通過するように構成されたことを特徴とする請求項６に記載の偏光板製造溶液の再生装置。
【請求項８】
前記濾過部は、３μｍ以下のフィルターサイズを有する第１フィルター及び１μｍ以下のフィルターサイズを有する第２フィルターを備え、前記製造溶液が前記第１フィルター及び前記第２フィルターを順に通過するように構成されたことを特徴とする請求項６に記載の偏光板製造溶液の再生装置。
【請求項９】
前記濾過部は、フィルターサイズの同じ２つ以上のフィルターを並列で備え、前記製造溶液が前記２つ以上のフィルターのうち１つのフィルターを選択的に通過するように構成されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の偏光板製造溶液の再生装置。
【請求項１０】
前記冷却部及び前記加熱部のうち少なくとも１つは、板状熱交換器を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の偏光板製造溶液の再生装置。
【請求項１１】
前記処理槽から前記製造溶液を流れ込ませ、流れ込んだ製造溶液との熱交換を通じて前記処理槽内に収容された製造溶液の温度を所定範囲以内に制御する温度制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の偏光板製造溶液の再生装置。
【請求項１２】
前記温度制御部は、前記冷却部、前記濾過部及び前記加熱部を経由する製造溶液循環経路とは異なる別の製造溶液循環経路に備えられたことを特徴とする請求項１１に記載の偏光板製造溶液の再生装置。
【請求項１３】
前記冷却部、前記濾過部及び前記加熱部を経由する製造溶液循環経路における製造溶液の循環量は、前記温度制御部を経由する製造溶液循環経路上の製造溶液の循環量に比べて５％〜２０％であることを特徴とする請求項１２に記載の偏光板製造溶液の再生装置。
【請求項１４】
前記温度制御部は、前記処理槽内に収容された製造溶液の温度を２５℃〜６５℃に制御することを特徴とする請求項１１に記載の偏光板製造溶液の再生装置。
【請求項１５】
前記処理槽に収容された製造溶液の濃度を所定範囲以内に制御する濃度制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の偏光板製造溶液の再生装置。
【請求項１６】
前記製造溶液は前記ホウ酸の外にヨウ化カリウム及びヨードの少なくとも１つ以上を含み、
前記濃度制御部は、前記処理槽に収容された製造溶液の全体重量に対し、前記ホウ酸の濃度が０．１％〜１０％、前記ヨウ化カリウムの濃度が１０％以下及び前記ヨードの濃度が１％以下になるように前記処理槽に収容された製造溶液の濃度を制御することを特徴とする請求項１５に記載の偏光板製造溶液の再生装置。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のうちいずれか１項に記載の偏光板製造溶液の再生装置を含む偏光板製造用処理槽。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１６のうちいずれか１項に記載の偏光板製造溶液の再生装置を含む偏光板製造装置。
【請求項１９】
ポリビニルアルコール系フィルムから偏光板を製造するためにホウ酸を含む製造溶液を再生する方法であって、
前記製造溶液が収容された処理槽から前記製造溶液の一部を流れ込ませる工程と、
前記流れ込んだ製造溶液を冷却させる工程と、
前記冷却工程で冷却された製造溶液から所定大きさ以上の粒子を濾過する工程と、
前記濾過工程が行われた製造溶液を加熱する工程と、
前記加熱工程で加熱された製造溶液を前記処理槽に排出する工程とを含むことを特徴とする偏光板製造溶液の再生方法であって、
前記濾過工程が、前記製造溶液の流れの垂直方向から所定角度傾いた形態で前記製造溶液を濾過することにより行われる、再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学機能性フィルム製造技術に関し、より詳しくは、ポリビニルアルコール系フィルムから偏光板を製造するとき、ポリビニルアルコール系フィルムの処理に用いられる製造溶液をリサイクルする技術に関する。
【０００２】
本出願は、２０１３年１０月３１日出願の韓国特許出願第１０−２０１３−０１３１１７５号及び２０１４年１０月３０日出願の韓国特許出願第１０−２０１４−０１４９６０９号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、全て本出願に援用される。
【背景技術】
【０００３】
光学機能性フィルムはディスプレイ装置などの部品として広く用いられるが、特に偏光板、すなわち偏光フィルムはあらゆる方向に振動する光の中から１つの方向に振動する光のみを選択的に通過させることができるという点で、液晶表示装置などのディスプレイ装置に広く用いられている。さらに、偏光板を一対で配置すれば、光の通過と遮断を決定することができるため、近年ＴＶ、モニタ、ノートパソコン、デジカメ、携帯電話などのような多様な液晶表示装置の必須構成要素として用いられている。
【０００４】
このような偏光板の主材料としては、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）系フィルムが主に用いられる。偏光板は、該ポリビニルアルコール系フィルムをヨードまたは二色性染料で染着させながら一軸延伸した後、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）などの保護フィルムと合紙して製造することができる。
【０００５】
このような偏光板の製造工程において、ポリビニルアルコールフィルムは染着、架橋及び延伸などの工程を経るが、そのために染着槽、架橋槽及び延伸槽などの各種の処理槽に浸漬されて処理される過程を経る。例えば、ポリビニルアルコールフィルムを染着槽に収容されたホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）、ヨード（Ｉ2）及びヨウ化カリウム（ＫＩ）などを含む溶液に浸漬して染め付けることができる。また、ポリビニルアルコールフィルムを架橋槽に収容されたヨウ化カリウム及びホウ酸などを含む溶液に浸漬して架橋反応を起こすことができる。
【０００６】
このように偏光板を製造するためには、ホウ酸及びヨウ化カリウムなどを含む偏光板製造溶液が収容された１つ以上の処理槽にポリビニルアルコールフィルムを浸漬させる過程を経ることが一般的である。ところが、このようにポリビニルアルコールフィルムを処理槽の製造溶液に浸漬させる過程で、ポリビニルアルコールフィルムから低分子量のポリビニルアルコール分子が抜け出て製造溶液内に残存することがある。このような低分子量のポリビニルアルコール分子は、以降の水洗、補色、乾燥工程などでポリビニルアルコールフィルムの表面に異物として析出し得、結果的に偏光板の製品不良につながることになる。
【０００７】
したがって、このような製品不良を防止するためには、ある程度使用した製造溶液は処理槽から廃棄し、新たな製造溶液に入れ替えることが必要である。しかし、製造溶液に含まれたヨウ化カリウムやホウ酸などは比較的高価の原料であるため、製造溶液を頻繁に入れ替えることは偏光板の製造コスト増加の原因になる。
【０００８】
従来、このような問題点を解決するために偏光板の製造溶液からヨウ化カリウムなどを回収する技術などが提案されているが、再生効率が低く、処理過程が複雑であり、処理コストが嵩み、且つ、廃液処理装置が偏光板製造装置と分離していることから廃液処理装置がある場所まで廃液を移送する工程をさらに必要とするなどの短所があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、偏光板製造溶液からポリビニルアルコール低分子を簡単且つ効果的に除去できる偏光板製造溶液の再生装置とその方法、そしてそれを含む偏光板製造用処理槽及び偏光板製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明による偏光板製造溶液の再生装置は、ポリビニルアルコール系フィルムから偏光板を製造するためにホウ酸を含む製造溶液を再生する装置であって、前記製造溶液が収容された処理槽から前記製造溶液の一部を流れ込ませて冷却させる冷却部；前記冷却部で冷却された製造溶液から所定大きさ以上の粒子を濾過する濾過部；及び前記濾過部を通過した製造溶液を加熱して前記処理槽に排出する加熱部を含む。
【００１２】
望ましくは、前記冷却部は、前記製造溶液をポリビニルアルコール分子とホウ酸との架橋体が凝固可能な温度に冷却させる。
【００１３】
また望ましくは、前記冷却部は、前記製造溶液を０℃〜３０℃の温度に冷却させる。
【００１４】
また望ましくは、前記濾過部は、前記凝固したポリビニルアルコール分子とホウ酸との架橋体を濾過する。
【００１５】
また望ましくは、前記濾過部は、フィルターサイズが異なる２つ以上のフィルターを備える。
【００１６】
また望ましくは、前記濾過部は、１０μｍ以下のフィルターサイズを有する第１フィルター及び５μｍ以下のフィルターサイズを有する第２フィルターを備え、前記製造溶液が前記第１フィルター及び前記第２フィルターを順に通過するように構成される。
【００１７】
また望ましくは、前記濾過部は、フィルターサイズの同じ２つ以上のフィルターを並列で備え、前記製造溶液が前記２つ以上のフィルターのうち１つのフィルターを選択的に通過するように構成される。
【００１８】
また望ましくは、前記冷却部及び前記加熱部のうち少なくとも１つは、板状熱交換器を備える。
【００１９】
また望ましくは、前記処理槽から前記製造溶液を流れ込ませ、流れ込んだ製造溶液との熱交換を通じて前記処理槽内に収容された製造溶液の温度を所定範囲以内に制御する温度制御部をさらに含む。
【００２０】
また望ましくは、前記温度制御部は、前記冷却部、前記濾過部及び前記加熱部を経由する製造溶液循環経路とは異なる別の製造溶液循環経路上に備えられる。
【００２１】
また望ましくは、前記冷却部、前記濾過部及び前記加熱部を経由する製造溶液循環経路における製造溶液の循環量は、前記温度制御部を経由する製造溶液循環経路上の製造溶液の循環量に比べて５％〜２０％である。
【００２２】
また望ましくは、前記処理槽に収容された製造溶液の濃度を所定範囲以内に制御する濃度制御部をさらに含む。
【００２３】
また、上記の目的を達成するため、本発明による偏光板製造用処理槽は、本発明による偏光板製造溶液の再生装置を含む。
【００２４】
また、上記の目的を達成するため、本発明による偏光板製造装置は、本発明による偏光板製造溶液の再生装置を含む。
【００２５】
また、上記の目的を達成するため、本発明による偏光板製造溶液の再生方法は、ポリビニルアルコール系フィルムから偏光板を製造するためにホウ酸を含む製造溶液を再生する方法であって、前記製造溶液が収容された処理槽から前記製造溶液の一部を流れ込ませる工程；前記流れ込んだ製造溶液を冷却させる工程；前記冷却工程で冷却された製造溶液から所定大きさ以上の粒子を濾過する工程；前記濾過工程が行われた製造溶液を加熱する工程；及び前記加熱工程で加熱された製造溶液を前記処理槽に排出する工程を含む。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一態様によれば、ポリビニルアルコール系フィルムをホウ酸が含まれた製造溶液に浸漬して偏光板を製造する技術において、製造溶液からポリビニルアルコール低分子を簡単且つ効果的に除去することができる。
【００２７】
したがって、本発明によれば、製造溶液に含まれたポリビニルアルコール低分子によって偏光板の品質が低下するか又は不良率が高くなることを防止することができる。
【００２８】
また、本発明によれば、偏光板製造溶液を再生して半永久的に使用できるようにすることで、偏光板製造溶液の入れ替えに伴うコスト及び工程を減らし、特に高価のヨウ化カリウム及びホウ酸の使用量を減らすことで偏光板の製造コストを節減することができる。
【００２９】
特に、本発明の一態様によれば、偏光板製造装置の処理槽自体で製造溶液を再生できるため、処理槽の製造溶液にポリビニルアルコールを浸漬して偏光板を製造すると同時に、製造溶液をリアルタイムで再生することができる。
【００３０】
したがって、本発明のこのような態様によれば、使用済みの製造溶液を再生処理のための他の場所に移送する必要がなく、それによって再生時間及び再生コストを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図１】本発明の一実施例による偏光板製造溶液の再生装置の機能的構成を概略的に示したブロック図である。
【図２】本発明の一実施例による偏光板製造溶液の再生装置による製造溶液再生構成を概略的に示した構成図である。
【図３】偏光板製造溶液の温度毎のポリビニルアルコール分子とホウ酸との架橋体の凝固程度を相対的に示したグラフである。
【図４】本発明の他の実施例による偏光板製造溶液の再生装置の構成を概略的に示した図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例による偏光板製造溶液の再生装置の構成を概略的に示した図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例による偏光板製造溶液の再生装置の構成を概略的に示した図である。
【図７】本発明の一実施例による偏光板製造溶液の再生方法を概略的に示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００３３】
図１は本発明の一実施例による偏光板製造溶液の再生装置の機能的構成を概略的に示したブロック図であり、図２は本発明の一実施例による偏光板製造溶液の再生装置による製造溶液再生構成を概略的に示した構成図である。
【００３４】
図１及び図２を参照すれば、本発明による偏光板製造溶液の再生装置は、冷却部１１０、濾過部１２０及び加熱部１３０を含む。
【００３５】
前記冷却部１１０は、製造溶液が収容された処理槽１０から製造溶液の一部を流れ込ませる。そのために、前記冷却部１１０はポンプを備え、該ポンプの作動により処理槽１０に収容された製造溶液を前記冷却部１１０に流れ込ませることができる。
【００３６】
ここで、処理槽１０とは、偏光板を製造する工程に含まれ、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系フィルムを浸漬させて処理するための槽（ｂａｔｈ）を意味する。このような処理槽１０には偏光板の製造に用いられる多様な処理用槽が含まれる。代表的に、本発明による偏光板製造溶液の再生装置が適用される処理槽１０としては、ポリビニルアルコールフィルムを染め付けるための染着槽、ポリビニルアルコールフィルムの架橋反応を起こす架橋槽及びポリビニルアルコールフィルムを延伸させる延伸槽のうち少なくとも１つ以上が挙げられる。例えば、本発明による偏光板製造溶液の再生装置は、染着槽、架橋槽及び延伸槽の全てにそれぞれ備えられるか、又は、そのうち１つの処理槽１０のみに備えられ得る。さらに、このような染着、架橋及び延伸などの工程が１つの処理槽１０内で行われる場合にも、該処理槽１０に本発明が適用され得る。
【００３７】
また、本発明による偏光板製造溶液の再生装置が適用された処理槽１０は、偏光板を製造するための製造溶液としてホウ酸を含むことができる。このようなホウ酸は、架橋反応を通じてポリビニルアルコールフィルムの延伸過程で一定レベルの強度を与える機能を果たす。望ましくは、前記処理槽１０は、製造溶液としてこのようなホウ酸の外に、ヨウ化カリウム及びヨードの少なくとも１つをさらに含むことができる。特に、ヨウ化カリウムは、ポリビニルアルコールフィルムにおいてヨードイオン種を均一に分布させることができるという長所がある。
【００３８】
前記冷却部１１０は、このような製造溶液のうち少なくとも一部を処理槽１０から流れ込ませた後、流れ込んだ製造溶液を冷却させる。ここで、冷却とは、製造溶液の温度を処理槽１０に収容された状態の温度より低く維持させることを意味する。
【００３９】
前記冷却部１１０は冷却水を用いて製造溶液を冷却できるが、本発明がこのような冷却方式で限定されることはなく、前記冷却部１１０は多様な方式で製造溶液を冷却させることができる。
【００４０】
そして、前記冷却部１１０は、製造溶液を冷却させるために板状熱交換器を備えることができる。このような実施例によれば、短時間で製造溶液の温度を下げることができ、冷却部１１０が嵩張らないという長所がある。ただし、本発明はこのような形態に限定されず、前記冷却部１１０は多様な形態の熱交換器を備えることができる。
【００４１】
前記冷却部１１０は、ポリビニルアルコール分子とホウ酸との架橋体が凝固（ゲル化）可能な温度に製造溶液を冷却させることが望ましい。上述したように、ポリビニルアルコールフィルムを浸漬させる製造溶液にはポリビニルアルコールフィルムから離脱したポリビニルアルコール低分子が含まれていることがある。そして、このような製造溶液にはホウ酸が含まれている。したがって、前記冷却部１１０が所定温度以下に製造溶液を冷却させれば、製造溶液内に含まれたポリビニルアルコール分子とホウ酸との架橋体がゲル化して凝固物を形成することができる。
【００４２】
前記濾過部１２０は、前記冷却部１１０の後端に位置し、前記冷却部１１０で冷却された製造溶液から所定大きさの粒子を濾過する。そのために、前記濾過部１２０は、所定大きさ以上の粒子を通過させないフィルターを１つ以上含むことができる。
【００４３】
望ましくは、前記濾過部１２０は、ポリビニルアルコール分子とホウ酸との架橋体の凝固物を濾過することができる。すなわち、冷却部１１０が製造溶液を冷却させて、製造溶液に含まれたポリビニルアルコール分子とホウ酸との架橋体が凝固した場合、前記濾過部１２０はその凝固した架橋体を不純物粒子として濾過し、それを製造溶液から除去することができる。したがって、製造溶液は前記濾過部１２０を通過することでポリビニルアルコール分子とホウ酸が除去される。
【００４４】
例えば、前記濾過部は、０．１μｍ〜１０μｍのフィルターサイズを有し得る。すなわち、前記濾過部は平均直径が０．１μｍ〜１０μｍ以上の架橋体凝固粒子を濾過できるように構成される。または、前記濾過部は１μｍ〜５μｍのフィルターサイズを有し得る。例えば、前記濾過部は３μｍのフィルターサイズを有することで、直径３μｍ以上の架橋体凝固粒子を濾過できるように構成される。
【００４５】
一方、前記濾過部１２０は、製造溶液の流れの垂直方向から所定角度傾いた形態で構成され得る。例えば、製造溶液が左側から右側に流れる場合、前記濾過部１２０は、下部が左側、上部が右側に位置するように構成される。特に、本発明による濾過部１２０の場合、ゲルを濾過するように構成されるが、ゲルはその特性上、その大きさとは関係なく圧力によってフィルターを通過することができる。したがって、上記実施例のように、濾過部１２０が傾いた形態で構成される場合、ゲル状態の不純物粒子が濾過部１２０の上方または下方に移動し、ゲル状態の不純物粒子が圧力によってフィルターを通過することを防止することができる。
【００４６】
前記加熱部１３０は、製造溶液を加熱して処理槽１０に排出する。すなわち、加熱部１３０は濾過部１２０の後端に位置して、濾過部１２０によってポリビニルアルコール分子及びホウ酸が一定程度除去された製造溶液を加熱した後、温度が上昇した製造溶液を処理槽１０に供給する。濾過部１２０を通過した製造溶液は既に冷却部１１０で冷却された状態であるため、加熱部１３０による加熱過程なくそのまま処理槽１０に流れ込めば、処理槽１０に収容された製造溶液の温度を低下させることになる。そして、このような温度低下は処理槽１０に収容された製造溶液内のポリビニルアルコール分子及びホウ酸の凝固を誘発し、偏光板の品質低下などの問題を起こし得る。したがって、前記加熱部１３０は、冷却部１１０及び濾過部１２０を通った製造溶液が再び処理槽１０に供給される前に処理槽１０に収容されている他の製造溶液の温度に合わせることで、処理槽１０に収容された製造溶液の温度低下を防止することができる。
【００４７】
ここで、前記加熱部１３０は、製造溶液を加熱するために板状熱交換器を備えることができる。このような実施例によれば、短時間で製造溶液の温度を高めることができ、加熱部１３０が嵩張ることを防止することができる。ただし、本発明がこのような形態に限定されることはなく、前記加熱部１３０は多様な形態の熱交換器を備えることができる。
【００４８】
本発明による偏光板製造溶液の再生装置において、前記冷却部１１０は、製造溶液を０℃〜３０℃の温度に冷却させることが望ましい。偏光板を製造するために通常用いられる製造溶液の場合、このような温度範囲でポリビニルアルコール分子とホウ酸の相当量が急速に凝固、すなわち凝集するためである。詳しくは、図３を参照して説明する。
【００４９】
図３は、偏光板製造溶液の温度毎のポリビニルアルコール分子とホウ酸との凝集程度を相対的に示したグラフである。
【００５０】
ここで、図３で使用された偏光板製造溶液の組成は下記表１のようである。
【００５１】
【表１】
0006297141.tif 000002
【００５２】
表１において、ヨウ化カリウム（ＫＩ）及びホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）は全体溶液に対する重量％単位で示し、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）及びヨード（Ｉ2）はｐｐｍ単位で示した。また、表１に示された組成以外の組成は殆ど溶媒であって水である。
【００５３】
図３を参照すれば、温度低下とともにポリビニルアルコール分子とホウ酸が凝固し始めるが、３０℃で本格的に凝固が起こることが分かる。したがって、上記実施例のように、冷却部１１０は０℃〜３０℃の温度に製造溶液を冷却させることが望ましいと言える。
【００５４】
特に、図３のグラフにおいて、ポリビニルアルコール分子とホウ酸の凝集度は、３０℃以下でも温度低下に伴って増加し続け、５℃〜１０℃からは温度が低下しても大きく増加しないことが分かる。したがって、前記冷却部１１０は、ポリビニルアルコール分子とホウ酸との凝固を効率的に生じさせるため、製造溶液を５℃〜１０℃の温度に冷却させることが良い。もし、前記冷却部１１０によって製造溶液の温度が必要以上に下げられる場合、加熱部１３０で製造溶液を加熱するコスト及び時間が増加し、冷却部１１０内における熱交換区間の長さが増加し得る。したがって、上記実施例のように、冷却部１１０が製造溶液を５℃〜１０℃の温度に冷却させる構成によれば、凝固効率が最大化するように製造溶液を冷却しながら、それによる時間及びコスト、冷却部１１０の設置空間などを最小化することができる。
【００５５】
前記濾過部１２０は、フィルターサイズが異なる２つ以上のフィルターを備えることが望ましい。詳しくは、図４を参照して説明する。
【００５６】
図４は、本発明の他の実施例による偏光板製造溶液の再生装置の構成を概略的に示した図である。ただし、以下では、図２と異なる構成のみを主に説明し、図２の説明が同様に適用される構成については詳細な説明を省略する。
【００５７】
図４を参照すれば、前記濾過部１２０は、第１フィルター１２１及び第２フィルター１２２の２個のフィルターを備えることができる。そして、このような第１フィルター１２１及び第２フィルター１２２は直列で配置されることで、製造溶液が第１フィルター１２１及び第２フィルター１２２を順に通過することができる。このとき、第１フィルター１２１は第２フィルター１２２に比べて相対的に濾過性能の低いフィルター、すなわち濾過される粒子の大きさが相対的に大きいフィルターで構成されることが良い。
【００５８】
特に、前記第１フィルター１２１は１０μｍ以下のフィルターサイズを有し、前記第２フィルター１２２は５μｍ以下のフィルターサイズを有することができる。
【００５９】
例えば、前記第１フィルター１２１は、５μｍ〜１０μｍのフィルターサイズを有し、前記第２フィルター１２２は、より小さい０．１μｍ〜５μｍのフィルターサイズを有するように構成され得る。より具体的に、前記第１フィルター１２１は１０μｍのフィルターサイズを有し、１０μｍを超える大きさの粒子が略９９％以上遮断されるように構成され、前記第２フィルター１２２は５μｍのフィルターサイズを有し、５μｍを超える大きさの粒子が略９９％以上遮断されるように構成され得る。
【００６０】
このように、直列で配置された２個以上のフィルターにより製造溶液内の粒子が濾過されるように構成された実施例によれば、短時間で差圧上昇が発生して頻繁にフィルターを入れ替えなければならないという問題などを低減させることができる。すなわち、製造溶液に含まれた粒子、特にポリビニルアルコールとホウ酸とが架橋してゲル状に凝固した凝固体を除去するため、最初から小さいフィルターサイズのフィルターを使用すれば、該当フィルターで短時間で差圧が上昇し、フィルターを頻繁に入れ替えなければならず、それによる工程上の損失及びコスト増加が招かれ得る。特に、ゲルの特性上、実際のゲルの大きさとは関係なく圧力によってフィルターを通過することがあるため、フィルターに対する通過圧力が高くなることは望ましくない。しかし、上記実施例のように、フィルターサイズの大きいフィルターから小さいフィルターへと製造溶液が順に通過するように構成すれば、相対的に大きい粒子は前方のフィルターで濾過され、相対的に小さい粒子は後方のフィルターで濾過されて、フィルターの差圧上昇を緩和できるため、フィルターの入れ替え周期を延ばすことができる。
【００６１】
より望ましくは、前記第１フィルター１２１は３μｍ以下のフィルターサイズを有し、前記第２フィルター１２２は１μｍ以下のフィルターサイズを有し得る。例えば、前記第１フィルター１２１は３μｍのフィルターサイズを有し、第２フィルター１２２は１μｍのフィルターサイズを有し得る。この場合、冷却部１１０によって冷却された製造溶液は１次フィルター及び２次フィルターを順に通過することができる。そして、製造溶液内に含まれた粒子のうち、３μｍを超える大きさの粒子は第１フィルター１２１によって除去され、１μｍ〜３μｍの大きさの粒子は第２フィルター１２２によって除去される。本発明のこのような実施例によれば、前記濾過部１２０によって、ポリビニルアルコールとホウ酸の凝固体をより効果的且つ確実に濾過して除去することができる。
【００６２】
図５は、本発明のさらに他の実施例による偏光板製造溶液の再生装置の構成を概略的に示した図である。ただし、以下、図２及び図４と異なる構成のみを主に説明し、図２及び図４の説明が同様に適用される構成については詳細な説明を省略する。
【００６３】
図５を参照すれば、前記濾過部１２０は、フィルターサイズの同じ２つ以上のフィルターを備え、このようなフィルターを並列で配置して構成することができる。すなわち、図５の構成において、第１フィルター１２１と第３フィルター１２３とは同じフィルターサイズを有し、並列で配置される。したがって、冷却部１１０によって冷却された製造溶液が第１フィルター１２１または第３フィルター１２３を通過して濾過されるように構成することができる。
【００６４】
本発明のこのような構成によれば、フィルターの差圧上昇を緩和させる一方、片方のフィルターが使用し難い場合にも濾過部１２０の動作中断を防止することができる。例えば、図５の構成において、差圧上昇によって第１フィルター１２１を入れ替えなければならない場合にも、第３フィルター１２３を通じて製造溶液を濾過することができる。したがって、この場合、本発明による再生装置の稼動時間を延ばすことができる。
【００６５】
一方、上記実施例のように、フィルターサイズの同じ２つ以上のフィルターが並列配置された構成においても、各フィルターはさらに他のフィルターと直列配置されるように構成することができる。例えば、図５に示されたように、並列配置された第１フィルター１２１及び第３フィルター１２３は、さらに他のフィルターである第２フィルター１２２及び第４フィルター１２４と直列配置されるように構成することができる。この場合、第１フィルター１２１及び第２フィルター１２２を含む濾過経路と、第３フィルター１２３及び第４フィルター１２４を含む濾過経路とが同じ濾過性能を有するように、第２フィルター１２２及び第４フィルター１２４も同じフィルターサイズで構成され得る。例えば、第１フィルター１２１及び第３フィルター１２３は１０μｍ未満のフィルターサイズを有し、第２フィルター１２２及び第４フィルター１２４は５μｍ未満のフィルターサイズを有し得る。
【００６６】
また、図５の構成では、２個の濾過経路が含まれた構成が示されているが、本発明が必ずしもこのような構成に限定されることはない。すなわち、本発明の一態様による偏光板製造溶液の再生装置は、３個以上の濾過経路を含み得る。例えば、第１フィルターと第２フィルターからなる第１濾過経路及び第３フィルターと第４フィルターからなる第２濾過経路の外に、第１濾過経路及び第２濾過経路と並列で第３濾過経路が含まれ得る。このとき、第３濾過経路には、第１フィルター及び第３フィルターと同じ濾過性能を有する第５フィルター、第２フィルター及び第４フィルターと同じ濾過性能を有する第６フィルターが直列で連結された形態で含まれ得る。
【００６７】
図６は、本発明のさらに他の実施例による偏光板製造溶液の再生装置の構成を概略的に示した図である。図６においても、上述した実施例の構成と異なる構成を主に説明する。
【００６８】
図１及び図６を参照すれば、本発明による偏光板製造溶液の再生装置は、温度制御部１４０をさらに含むことができる。
【００６９】
前記温度制御部１４０は、処理槽１０の内部に収容された製造溶液の温度を所定範囲以内に制御する。そのために、前記温度制御部１４０は、処理槽１０から製造溶液を流れ込ませて、流れ込んだ製造溶液との熱交換を行うことができる。
【００７０】
特に、前記温度制御部１４０は、製造溶液を流れ込ませて、流れ込んだ製造溶液を加熱させることができる。処理槽１０に収容された製造溶液の温度が適正温度より低くなれば、ポリビニルアルコール分子とホウ酸が凝固する恐れがあるため、前記温度制御部１４０の加熱によって処理槽１０内でこのような凝固現象が起きることを防止することができる。さらに、本発明による偏光板製造溶液の再生装置が備えられた場合、冷却部１１０によって製造溶液が冷却される工程を経ることになるが、上記実施例のように温度制御部１４０によって処理槽１０内部の温度が制御されれば、加熱部１３０による加熱動作が十分行われなかった場合にも凝固現象の発生を防止することができる。したがって、上記実施例によれば、処理槽１０に収容された製造溶液の温度制御に対する安定性が確保され、効率性を向上させることができる。
【００７１】
前記温度制御部１４０は、処理槽１０内部に収容された製造溶液の温度を２５℃〜６５℃の範囲に制御することが望ましい。
【００７２】
また、前記温度制御部１４０は、図６に示されたように、冷却部１１０、濾過部１２０及び加熱部１３０を経由する製造溶液循環経路とは異なる別の製造溶液循環経路上に備えられることが望ましい。すなわち、本発明による製造溶液再生装置は、冷却部１１０、濾過部１２０及び加熱部１３０を経由する第１循環経路Ｃ１及び温度制御部１４０を経由する第２循環経路Ｃ２を備えることができる。このような構成によれば、冷却部１１０、濾過部１２０及び加熱部１３０を経由する再生システムが稼動しない場合にも製造溶液の温度低下を防止し、ホウ酸とポリビニルアルコール間の反応による凝固を防止することができる。
【００７３】
一方、前記温度制御部１４０を経由する別の製造溶液循環経路が形成された場合、このような循環経路に他の濾過部１２０をさらに設けることができる。すなわち、図２の構成に、第１循環経路Ｃ１とは別の第２循環経路Ｃ２をさらに設けることができ、このような第２循環経路Ｃ２には温度制御部１４０とともに第２濾過部１６０が含まれる。このとき、第２濾過部１６０は、第２循環経路Ｃ２を通過する製造溶液から所定大きさの粒子を除去することができる。本発明のこのような構成によれば、第１循環経路Ｃ１の濾過部１２０とは別途に、第２循環経路Ｃ２に他の濾過部１２０が設けられているため、製造溶液内の沈殿物や凝固物などの不純物をより効果的に除去することができる。
【００７４】
ここで、冷却部１１０、濾過部１２０及び加熱部１３０を経由する第１循環経路Ｃ１における製造溶液の循環量は、温度制御部１４０を経由する第２循環経路Ｃ２上の循環量に比べて５％〜２０％になるように構成することが望ましい。処理槽１０に収容された製造溶液の温度を主に制御する第２循環経路Ｃ２の循環量を基準にして、冷却部１１０などが含まれた第１循環経路Ｃ１の循環量が一定程度以上に多くなれば、処理槽１０に収容された製造溶液の温度や濃度が急変することがあるが、上記実施例によれば、このような問題を防止することができる。
【００７５】
一方、温度制御部１４０が第２循環経路Ｃ２に位置する構成において、第２循環経路Ｃ２の流入口は処理槽１０の下部に設けることができる。ここで、第２循環経路Ｃ２の流入口は、第２循環経路Ｃ２に製造溶液が流れ込む通路の入口を意味する。また、処理槽１０の下部とは、処理槽１０の上下方向の中央部分を基準にして下方に位置した部分を意味する。例えば、前記第２循環経路Ｃ２の流入口は、処理槽１０の底部に接するか又はそこに近接するように構成することができる。
【００７６】
本発明のこのような実施例によれば、温度制御部１４０による処理槽１０の温度制御をより効率的に行うことができる。特に、温度制御部１４０は、処理槽１０に収容された製造溶液の温度を高めるように構成することができる。このとき、処理槽１０に収容された製造溶液のうち温度の低い製造溶液は主に処理槽１０の下部に位置するため、上記実施例のように第２循環経路Ｃ２の流入口が処理槽１０の下部に位置すれば、温度の低い製造溶液に対して優先的に温度を上昇させることができる。したがって、本発明のこのような態様による場合、処理槽１０に収容された製造溶液に対する昇温が容易になり、均一な温度制御が可能になる。一方、第１循環経路Ｃ１を通過した製造溶液が流出する出口である第１循環経路Ｃ１の流出口は、処理槽１０の下部に位置するように構成することができる。
【００７７】
製造溶液は第１循環経路Ｃ１を通過しながら、処理槽１０より温度が多少低くなり得る。したがって、このように温度が低下した状態で第１循環経路Ｃ１から流出した製造溶液は処理槽１０の上部よりは下部へと直接排出されることが望ましい。温度が低下した製造溶液が処理槽１０の上部に排出されれば、処理槽１０の下部へと移動しながら既存の製造溶液の温度を低める恐れがあるが、上記実施例によればこのような問題が予防できる。
【００７８】
また、第２循環経路Ｃ２の流入口が処理槽１０の下部に位置する場合、第１循環経路Ｃ１の流出口が処理槽１０の下部に位置すれば、第１循環経路Ｃ１から排出された低温の製造溶液を最大限直ちに第２循環経路Ｃ１に流入させて温度を高めることができる。したがって、本発明のこのような実施例によれば、処理槽１０の製造溶液に対する温度制御をより効率的に行うことができる。
【００７９】
一方、第１循環経路Ｃ１の流出口は第２循環経路Ｃ２の流入口の反対側に位置することができる。例えば、第１循環経路Ｃ１の流出口が処理槽１０の右側の下部に位置し、第２循環経路Ｃ２の流入口が処理槽１０の左側の下部に位置することができる。特に、第１循環経路Ｃ１の流出口と第２循環経路Ｃ２の流入口は処理槽１０の同じ高さに形成することができる。本発明のこのような実施例によれば、第１循環経路Ｃ１から流出した製造溶液が水平に移動して第２循環経路Ｃ２に流入できるため、第１循環経路Ｃ１から排出された低温の製造溶液が速かに第２循環経路Ｃ２に流入できてより容易に温度を制御することができる。
【００８０】
また望ましくは、本発明による偏光板製造溶液の再生装置は、図１に示されたように、濃度制御部１５０をさらに含むことができる。
【００８１】
前記濃度制御部１５０は、処理槽１０に収容された製造溶液の濃度を所定範囲以内に制御することができる。ポリビニルアルコールフィルムの処理及び濾過部１２０の濾過によって処理槽１０に収容された製造溶液中のホウ酸及びヨウ化カリウムなどの成分は徐々に減少し、それにより製造溶液の濃度が変化し得る。しかし、上記実施例のように濃度制御部１５０が備えられれば、濃度制御部１５０によって製造溶液の濃度が一定範囲以内に維持され、製造溶液によるポリビニルアルコールフィルムの処理性能が低下しなくなる。
【００８２】
このとき、製造溶液にホウ酸、ヨウ化カリウム及び／またはヨードが含まれた場合、前記濃度制御部１５０は、処理槽１０に収容された製造溶液の全体重量に対し、ホウ酸の濃度が０．１％〜１０％、ヨウ化カリウムの濃度が１０％以下及び／またはヨードの濃度が１％以下になるように製造溶液の濃度を制御することができる。
【００８３】
本発明による偏光板製造用処理槽１０は、上述した偏光板製造溶液の再生装置を含むことができる。すなわち、上述した偏光板製造溶液の再生装置を偏光板製造用処理槽１０に適用することができる。このとき、偏光板製造用処理槽１０は、ポリビニルアルコールフィルムを染着させる染着槽、ポリビニルアルコールフィルムを架橋させる架橋槽及びポリビニルアルコールフィルムを延伸させる延伸槽などを含むことができる。したがって、前記偏光板製造溶液の再生装置はこのような染着槽、架橋槽及び／または延伸槽に設けることができる。
【００８４】
本発明による偏光板製造装置は、上述した偏光板製造溶液の再生装置を含むことができる。そして、前記偏光板製造装置は、このような偏光板製造溶液の再生装置の外にも、ポリビニルアルコールフィルムを製造して偏光板製造用処理槽１０に提供する装置などをさらに含むことができる。
【００８５】
図７は、本発明の一実施例による偏光板製造溶液の再生方法を概略的に示したフロー図である。ただし、図７において、各工程の実行主体は上述した本発明による偏光板製造溶液の再生装置の各構成要素であると言える。
【００８６】
図７に示されたように、本発明による偏光板製造溶液の再生方法によれば、まず製造溶液が収容された処理槽１０から製造溶液の一部を流れ込ませる（Ｓ１１０）。次に、流れ込んだ製造溶液を冷却させた後（Ｓ１２０）、冷却された製造溶液から所定大きさ以上の粒子を濾過する（Ｓ１３０）。次いで、所定粒子が濾過された製造溶液を加熱し（Ｓ１４０）、加熱された製造溶液を処理槽１０に排出する（Ｓ１５０）。
【００８７】
望ましくは、前記Ｓ１２０工程では、ポリビニルアルコール分子とホウ酸との架橋体がゲル化可能な程度に製造溶液を冷却させることができる。例えば、前記Ｓ１２０工程では、製造溶液を０℃〜３０℃の温度、望ましくは５℃〜１０℃の温度に冷却することができる。
【００８８】
望ましくは、前記Ｓ１３０工程では、Ｓ１２０工程で形成されたポリビニルアルコール分子とホウ酸との架橋体ゲルを濾過することができる。
【００８９】
望ましくは、本発明による偏光板製造溶液の再生方法は、処理槽１０に収容された製造溶液の温度を所定範囲以内に制御する工程をさらに含むことができる。
【００９０】
また望ましくは、本発明による偏光板製造溶液の再生方法は、処理槽１０に収容された製造溶液の濃度を所定範囲以内に制御する工程をさらに含むことができる。
【００９１】
以下、本発明を具体的に説明するため、実施例を挙げて説明する。しかし、本発明による実施例は多くの他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が後述する実施例に限定されると解釈されてはならない。本発明の実施例は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００９２】
本発明による実施例として、図６に示されたように偏光板製造溶液の再生装置を構成し、それを偏光板製造溶液が収容された処理槽（延伸槽）に設けた。このとき、偏光板製造溶液は水を溶媒にし、ヨウ化カリウム及びホウ酸などが表１に示されたような組成で含むようにした。
【００９３】
そして、温度制御部１４０によって処理槽１０内の製造溶液の温度を５６℃に維持し、冷却部１１０、濾過部１２０及び加熱部１３０を経由する第１循環経路Ｃ１の循環量が温度制御部１４０を経由する第２循環経路Ｃ２の循環量を基準に１０％になるようにした。
【００９４】
また、冷却部１１０は板状熱交換器を備えて製造溶液を７℃〜８℃の温度に冷却し、濾過部１２０は３μｍフィルター及び１μｍフィルターをそれぞれ２個ずつ備え、図５に示されたようにこれらフィルターをそれぞれ直列及び並列に配置した。そして、加熱部１３０は、板状熱交換器を備え、濾過部１２０を通過した製造溶液を再び５６℃に加熱して処理槽１０に排出した。
【００９５】
また、図６には示されていないが、処理槽１０には濃度制御部１５０が設けられ、６％のホウ酸溶液及び１２％のヨウ化カリウム溶液を滴下して、処理槽１０内の製造溶液の濃度を一定に維持した。
【００９６】
そして、このような循環システムを構成した後、２４時間ポリビニルアルコールフィルムを処理槽１０内の製造溶液に浸漬させた後、処理槽１０内の製造溶液の濃度を分析してその結果を表２に示した。
【００９７】
【表２】
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【００９８】
表２の結果を表１の結果と比べてみると、ヨウ化カリウム（ＫＩ）及びホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）はほぼ一定水準に維持される一方、ポリビニルアルコール分子は１５ｐｐｍから０．５ｐｐｍで大幅に減ったことが分かる。すなわち、偏光板製造溶液にポリビニルアルコールフィルムを浸漬させる工程を継続的に行ったにもかかわらず、製造溶液内にポリビニルアルコール分子が増加せず、かえって減少したことが分かる。したがって、本発明によれば、偏光板製造溶液内にポリビニルアルコール分子が段々増加して廃液しなければならなくなる問題が大幅に改善され、それにより偏光板製造コストなどを効果的に節減することができる。
【００９９】
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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