CN107238882B - 偏振膜的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够减少聚乙烯醇系膜的折曲、褶皱的产生的偏振膜的制造方法。所述偏振膜的制造方法是对聚乙烯醇系膜依次进行溶胀处理和染色处理来制造偏振膜的方法，其中，溶胀处理通过使聚乙烯醇系膜一边延伸一边依次通过n个溶胀槽来进行，其中，n为自然数，在溶胀处理中，将聚乙烯醇系膜的初始宽度设为W，将从第n个溶胀槽出来时的聚乙烯醇系膜的最终宽度设为X，将在所有的溶胀槽中的累计延伸倍率设为A时，满足‑0.14≤(W‑X)/W/A≤0.05。

Description

偏振膜的制造方法

技术领域

本发明涉及偏振膜的制造方法。

背景技术

以往，作为偏振膜的制造方法，已知有日本特开2006-267153(专利文献1)所记载的制造方法。该偏振膜的制造方法通过对聚乙烯醇系膜依次进行溶胀处理、染色处理以及固定化处理来制造偏振膜。并且，包括将聚乙烯醇系膜依次浸渍于多个溶胀处理槽内的步骤，通过设定为下游侧的溶胀槽内的溶液的液温比上游侧的溶胀槽内的溶液的液温高超过7℃，来得到具有均匀的光学特性的偏振膜。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-267153公报

然而，在欲通过上述以往的偏振膜的制造方法来制造偏振膜时，发现了如下的问题。即，在偏振膜上产生折曲、褶皱，由此在偏振膜上产生了染色不均。本申请发明者通过专心研究，结果发现了在溶胀处理中在聚乙烯醇系膜上产生折曲、褶皱的情况。

发明内容

发明所要解决的课题

于是，本发明的课题在于，提供能够减少聚乙烯醇系膜的折曲、褶皱的产生的偏振膜的制造方法。

用于解决课题的方案

为了解决所述问题，本发明的偏振膜的制造方法是对聚乙烯醇系膜依次进行溶胀处理和染色处理来制造偏振膜的方法，

所述偏振膜的制造方法的特征在于，

所述溶胀处理通过使所述聚乙烯醇系膜一边延伸一边依次通过n个溶胀槽来进行，其中，n为自然数，

在所述溶胀处理中，将所述聚乙烯醇系膜的初始宽度设为W，将从第n个溶胀槽出来时的所述聚乙烯醇系膜的最终宽度设为X，将在所有的所述溶胀槽中的累计延伸倍率设为A时，满足：

-0.14≤(W-X)/W/A≤0.05。

根据本发明的偏振膜的制造方法，由于满足-0.14≤(W-X)/W/A≤0.05，因此在溶胀处理后的聚乙烯醇系膜中，能够减少端部的折曲的产生和中央部的褶皱的产生。其结果是，能够减少染色处理中的聚乙烯醇系膜的染色不均。

另外，在偏振膜的制造方法的一实施方式中，满足：

-0.12≤(W-X)/W/A≤0.02。

根据所述实施方式，由于满足-0.12≤(W-X)/W/A≤0.02，因此在溶胀处理后的聚乙烯醇系膜中，能够进一步减少端部的折曲的产生和中央部的褶皱的产生。

另外，在偏振膜的制造方法的一实施方式中，所述溶胀槽设有两个。

根据所述实施方式，由于溶胀槽设有两个，因此能够顺畅地进行聚乙烯醇系膜的溶胀和延伸。

另外，在偏振膜的制造方法的一实施方式中，

n为2以上，

所述聚乙烯醇系膜的输送方向上的第n个溶胀槽的温度为第k个溶胀槽的温度以下，其中，1≤k≤(n-1)。

根据所述实施方式，由于第n个溶胀槽的温度为第k个溶胀槽的温度以下，因此在温度低的第n个溶胀槽中，能够不施加延伸倍率地推进收缩，从而在张力、光学特性的方面优选。

另外，在偏振膜的制造方法的一实施方式中，所述聚乙烯醇系膜的初始宽度W为400mm以上。

根据所述实施方式，由于聚乙烯醇系膜的初始宽度W为400mm以上，因此在宽度宽的聚乙烯醇系膜中，能够有效地减少折曲、褶皱的产生。

发明效果

根据本发明的偏振膜的制造方法，由于满足-0.14≤(W-X)/W/A≤0.05，因此能够减少聚乙烯醇系膜的折曲、褶皱的产生。

附图说明

图1是表示本发明的偏振膜制造装置的一实施方式的简略结构图。

图2是说明本发明的偏振膜制造方法的一实施方式的说明图。

附图标记说明

1 坯料卷

2 PVA系膜

3 偏振膜

5 偏振膜制造装置

11 第一溶胀槽

12 第二溶胀槽

20 染色槽

30 交联槽

40 水洗槽

50 干燥炉

60 送出辊

61 第一延伸辊

62 第二延伸辊

具体实施方式

以下，通过图示的实施方式来详细说明本发明。

图1是表示本发明的偏振膜的制造装置的一实施方式的简略结构图。如图1所示，偏振膜制造装置5具有：两个溶胀槽11、12，其对聚乙烯醇系膜2(以下称作PVA系膜2)进行溶胀处理；染色槽20，其对通过两个溶胀槽11、12后的PVA系膜2进行染色处理；以及延伸辊61、62，其对通过溶胀槽11、12的PVA系膜2进行延伸。需要说明的是，溶胀槽的数量也可以不是两个而是一个或三个以上。

偏振膜制造方法对PVA系膜2依次进行溶胀处理和染色处理而制造偏振膜3。溶胀处理通过使PVA系膜2一边延伸一边依次通过两个溶胀槽11、12来进行。如图2所示，在溶胀处理中，将PVA系膜2的初始宽度设为W，将从第二个溶胀槽12出来时的PVA系膜2的最终宽度设为X，将在所有的溶胀槽11、12产生的累计延伸倍率设为A时，满足-0.14≤(W-X)/W/A≤0.05。需要说明的是，偏振膜制造方法可以不限定于图1所示的偏振膜制造装置5的结构地实施。

在溶胀处理中使PVA系膜2延伸的方法例如通过使用延伸辊61、62来对PVA系膜2施加输送方向的张力来进行。

根据偏振膜制造方法，由于满足-0.14≤(W-X)/W/A≤0.05，因此在溶胀处理后的PVA系膜2中能够减少端部的折曲的产生和中央部的褶皱的产生。其结果是，能够减少染色处理中的PVA系膜2的染色不均。

与此相对，在上述关系式(W-X)/W/A低于作为下限值的-0.14的情况下，PVA系膜2变软，在从溶胀槽11、12出来时在PVA系膜2的端部产生折曲的频率变高。另一方面，在上述关系式(W-X)/W/A超过作为上限值的0.05的情况下，PVA系膜2变得过于硬，从而在溶胀槽11、12中不会很好地展开而导致在PVA系膜2的中央产生褶皱的频率变高。并且，若在溶胀槽11、12处产生折曲、褶皱，则在折曲、褶皱的产生部分产生染色不均，成品率变差。另外，在折曲严重的情况下，有可能导致输送期间的PVA系膜2的断裂。

总之，本申请发明者发现了，在对PVA系膜2进行溶胀处理时，收缩(neck-in)动作因温度、滞留时间、延伸倍率而不同，通过规定单位累计延伸倍率的收缩率，从而具有减小PVA系膜2的折曲频率、提高成品率、抑制输送期间的PVA系膜2的断裂的效果。

优选的是，满足-0.12≤(W-X)/W/A≤0.02。由此，在溶胀处理后的PVA系膜2中，能够进一步减少端部的折曲的产生和中央部的褶皱的产生。

优选的是，溶胀槽存在两个。由此，能够顺畅地进行PVA系膜2的溶胀和延伸。

优选的是，溶胀槽为n个(n是2以上的自然数)，PVA系膜2的输送方向的第n个溶胀槽的温度为第k个(1≤k≤n-1)溶胀槽的温度以下。即，输送方向的最下游的溶胀槽的温度为其他溶胀槽的温度以下。

这样，由于第n个溶胀槽的温度为第k个溶胀槽的温度以下，因此在温度低的第n个溶胀槽中，能够不施加延伸倍率地推进收缩，因而在张力、光学特性的方面优选。

优选的是，PVA系膜2的初始宽度W为400mm以上。由此，在宽度宽的PVA系膜2中，能够有效地减少折曲、褶皱的产生。

以下，更详细地说明偏振膜制造装置以及偏振膜制造方法。

(偏振膜制造装置)

如图1所示，偏振膜制造装置5沿着PVA系膜2的输送路而具有进行溶胀处理的第一、第二溶胀槽11、12、进行染色处理的染色槽20、进行交联处理的交联槽30、进行水洗处理的水洗槽40、以及进行干燥处理的干燥炉50。PVA系膜2被从坯料卷1抽出，并依次经过第一、第二溶胀槽11、12、染色槽20、交联槽30、水洗槽40、以及干燥炉50而得到偏振膜3。需要说明的是，在图1中，染色槽20、交联槽30以及水洗槽40分别各设置了一个，但也可以根据需要而设置多个。溶胀槽11、12设置了两个，但也可以设置一个或三个以上。

如图1和图2所示，偏振膜制造装置5具有：送出辊60，其配置于第一溶胀槽11的上游；第一延伸辊61，其配置于第一溶胀槽11与第二溶胀槽12之间；以及第二延伸辊62，其配置于第二溶胀槽12的下游。送出辊60向第一溶胀槽11送出PVA系膜2。第一延伸辊61使通过第一溶胀槽11的PVA系膜2延伸。例如，通过使第一延伸辊61的转速比送出辊60的转速大而沿着输送方向牵拉PVA系膜2以使该PVA系膜2延伸。第二延伸辊62使通过第二溶胀槽12的PVA系膜2延伸。例如，通过使第二延伸辊62的转速比第一延伸辊61的转速大而沿着输送方向牵拉PVA系膜2以使该PVA系膜2延伸。

基于第一、第二延伸辊61、62进行的PVA系膜2的延伸被如下控制：在将通过送出辊60时的PVA系膜2的初始宽度设为W，将从第二溶胀槽12出来时的PVA系膜2的最终宽度设为X，将基于第一、第二延伸辊61、62进行的在第一、第二溶胀槽11、12中延伸的累计延伸倍率设为A时，满足-0.14≤(W-X)/W/A≤0.05。优选的是，基于第一、第二延伸辊61、62进行的PVA系膜2的延伸以满足-0.12≤(W-X)/W/A≤0.02的方式进行控制。因此，在溶胀处理后的PVA系膜2中，能够减少端部的折曲的产生和中央部的褶皱的产生。第一溶胀槽12的温度优选为第一溶胀槽11的温度以下，由此在温度低的第二溶胀槽12中，能够不施加延伸倍率地推进收缩，从而在张力、光学特性的方面良好。溶胀槽11、12存在两个，因此能够顺畅地进行PVA系膜2的溶胀和延伸。

(PVA系膜)

形成PVA系膜的聚乙烯醇系树脂通常通过对聚乙酸乙烯酯系树脂进行皂化而得到。聚乙烯醇系树脂的皂化度通常为85摩尔％以上，优选为90摩尔％以上，更优选为99～100摩尔％。作为聚乙酸乙烯酯系树脂，除了乙酸乙烯酯的均聚物即聚乙酸乙烯酯以外，还可举出乙酸乙烯酯和能够与之共聚的其他单体的共聚物、例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等。作为能够共聚的其他单体，除了上述的乙烯以外，例如可举出不饱和羧酸类、乙烯以外的烯烃类、乙烯基醚类、不饱和磺酸类等。聚乙烯醇系树脂的聚合度通常为1000～10000，优选为1500～5000左右。

这些聚乙烯醇系树脂也可以被改性，例如可以使用由醛类改性后的聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩丁醛等。通常，作为偏振膜制造的初始材料，使用厚度为20～100μm、优选为30～80μm的未延伸的PVA系膜。需要说明的是，也可以使用预先被实施了延伸处理的延伸PVA系膜。通常，若使用75μm以下的PVA系膜则容易产生折曲、褶皱，尤其是在65μm以下时，折曲、褶皱的产生变得显著。在本实施方式中，即使像这样使用厚度差薄的PVA系膜，也能够减少折曲、褶皱的产生。PVA系膜的初始宽度W为400mm以上，在工业上，初始宽度W为1500mm～6000mm是实用的。在本实施方式中，即使像这样使用宽度宽的PVA系膜，也能够减少折曲、褶皱的产生。

(溶胀处理)

溶胀处理是出于PVA系膜表面的异物除去、PVA系膜中的增塑剂除去、赋予后续工序中的易染色性、PVA系膜的增塑化等目的而进行的。溶胀处理的条件可以在能够达到上述目的的范围内且不产生PVA系膜的极端的溶解、失透等不良状况的范围内确定。通过将未延伸的PVA系膜浸渍于例如温度10～50℃、优选15～45℃的处理浴中来进行溶胀处理。在存在多个溶胀槽的情况下，输送方向的最下游的溶胀槽的温度优选为其他溶胀槽的温度以下，输送方向最下游的溶胀槽与其他溶胀槽的温度差优选为0～20℃，更优选为5～10℃。以溶胀处理的时间为5～300秒左右、优选为20～240秒左右来进行处理。

在溶胀处理中，容易产生PVA系膜在宽度方向上溶胀而在PVA系膜上产生褶皱等问题，因此优选利用舒展辊、螺旋辊、中凸辊、导布器、弯辊等公知的扩宽装置来去除PVA系膜的褶皱并同时输送PVA系膜。出于使浴中的PVA系膜输送稳定化的目的，通过水中喷淋来控制溶胀浴中的水流、或者一并使用EPC装置(Edge Position Control装置：检测PVA系膜的端部来防止PVA系膜的蜿蜒行进的装置)等也是有用的。在该工序中，PVA系膜也在PVA系膜的输送方向上发生溶胀扩大，因此为了消除输送方向的PVA系膜的松弛，优选例如采取对位于溶胀槽11、12的前后的辊60、61、62的速度进行控制等方法。具体而言，在将PVA系膜2的初始宽度设为W，将从第二溶胀槽12出来时的PVA系膜2的最终宽度设为X，将在第一、第二溶胀槽11、12中的累计延伸倍率设为A时，以满足-0.14≤(W-X)/W/A≤0.05(优选为-0.12≤(W-X)/W/A≤0.02)的方式控制辊60、61、62的速度。由此，在溶胀处理后的PVA系膜2中，能够减少端部的折曲的产生和中央部的褶皱的产生。需要说明的是，优选使第二溶胀槽12的温度为第一溶胀槽11的温度以下，由此，在温度低的第二溶胀槽12中，能够不施加延伸倍率地推进收缩，从而在张力、光学特性的方面良好。溶胀槽11、12存在两个，因此能够顺畅地进行PVA系膜2的溶胀和延伸。

溶胀槽11、12所使用的处理浴可以是除了纯水以外还在0.01～10重量％的范围内添加了硼酸、氯化物、其他无机酸、其他无机盐等而得到的水溶液。不过，对于该溶胀槽11、12，优选使用实质上不存在溶解成分的纯水。

(染色处理)

染色处理是出于使二色性色素吸附于PVA系膜等目的而进行的。处理条件在能够达到这样的目的的范围内且在不产生PVA系膜的极端的溶解、失透等不良状况的范围内决定。

在作为二色性色素使用碘的情况下，在例如10～50℃、优选为20～40℃的温度下且相对于水100重量份而含有0.003～0.2重量份的碘以及0.1～10重量份的碘化钾的水溶液中，浸渍10～600秒钟、优选为30～200秒钟，由此进行染色处理。也可以代替碘化钾而使用其他碘化物、例如碘化锌等。另外，也可以将其他碘化物与碘化钾一并使用。而且，也可以共存碘化物以外的化合物、例如硼酸、氯化锌、氯化钴等。即使在添加硼酸的情况下，在包含碘这点上与此后的硼酸处理相区别。只要是相对于水100重量份而含有0.003重量份以上的碘的浴，则就能够视作染色浴。

另一方面，在作为二色性色素使用水溶性二色性染料的情况下，在例如20～80℃、优选为30～60℃的温度下且相对于水100重量份而含有0.001～0.1重量份的二色性染料的水溶液中，浸渍10～600秒钟、优选为20～300秒钟，由此进行染色处理。使用的二色性染料的水溶液也可以含有染色助剂等，例如可以含有硫酸钠之类的无机盐、界面活性剂等。二色性染料可以仅使用一个种类，也可以根据所期望的色调而一并使用两个种类以上的二色性染料。

另外，在染色处理中也可以与溶胀处理同样地将舒展辊、螺旋辊、中凸辊、导布器、弯辊等适当设置于染色浴中和/或染色浴出入口。在该染色处理中，可以同时沿着机械方向实施单轴延伸。

(交联处理)

交联处理通过将由二色性色素染色后的PVA系膜浸渍于含有硼酸的水溶液来进行。该水溶液中的硼酸的含量相对于水100重量份通常为1～10重量份左右。在二色性色素为碘的情况下，优选相对于水100重量份而含有1～30重量份的碘化物。作为碘化物，可举出碘化钾、碘化锌等。另外，也可以共存碘化物以外的化合物、例如氯化锌、氯化钴、氯化锆、硫代硫酸钠、亚硫酸钾、硫酸钠等。

交联处理是为了利用交联而实现耐水化、色调调整(防止发蓝等)等而实施的处理。在为了通过交联而实现耐水化的情况下，根据需要，可以除了硼酸以外或与硼酸一起地使用乙二醛、戊二醛等交联剂。需要说明的是，也有时以耐水化处理、固定化处理等名称来称呼用于实现耐水化的交联处理。另外，也有时以补色处理、再染色处理等名称来称呼用于实现色调调整的交联处理。

交联处理可以根据其目的来适当变更硼酸以及碘化物的浓度、处理浴的温度来进行。用于实现耐水化的交联处理、用于实现色调调整的交联处理并不特别区分，可以按照下述的条件来实施。在使用未延伸的PVA系膜来进行溶胀处理并在之后进行染色处理、交联处理、且交联处理以耐水化为目的的情况下，使用相对于水100重量份而含有3～10重量份的硼酸并含有1～20重量份的碘化物的硼酸处理浴，通常在50～70℃、优选在53～65℃的温度条件下进行。浸渍时间通常为10～600秒左右，优选为20～300秒，更优选为20～200秒。需要说明的是，在使用预先延伸了的PVA系膜进行溶胀处理并之后进行染色处理、交联处理的情况下，硼酸处理浴的温度通常为50～85℃，优选为55～80℃。

也可以在用于实现耐水化的交联处理后进行用于实现色调调整的交联处理。例如在二色性染料为碘的情况下，出于色调调整的目的，使用相对于水100重量份含有1～5重量份的硼酸并含有3～30重量份的碘化物的硼酸处理浴，通常在10℃～45℃的温度下进行。浸渍时间通常为1～300秒，优选为2～100秒。

也可以多次进行这些交联处理，通常大多进行2～5次。在该情况下，使用的各硼酸处理槽的水溶液组成以及温度在上述的范围内可以相同也可以不同。也可以分别通过多个工序来进行上述的用于实现耐水化的硼酸处理、用于实现色调调整的硼酸处理。

本实施方式中的偏振膜的延伸的最终的累计延伸倍率通常为4.5～7倍，优选为5～6.5倍。

(水洗处理)

在交联处理之后，通常进行水洗处理。水洗处理例如将为了实现耐水化和/或色调调整而进行了硼酸处理的PVA系膜浸渍于水中、以喷淋的方式雾状喷射水、或者一并使用浸渍和雾状喷射的方式来进行。水洗处理中的水的温度通常为2～40℃左右，浸渍时间优选为2～120秒。

(干燥处理)

水洗处理后的PVA系膜通常被引导至干燥炉，被实施干燥处理。该干燥处理通过使PVA系膜进入被保持为40～100℃的温度、优选为50～100℃的温度的干燥炉中30～600秒左右来进行。干燥炉也可以是多个，在设置有多个干燥炉的情况下，各个干燥炉的温度可以相同也可以不同。在使PVA系膜依次通过多个干燥炉而进行干燥的情况下，为了不因急剧的干燥而在PVA系膜上产生褶皱，优选以从干燥炉的前段朝向干燥炉的后段而温度依次升高的方式设置温度梯度。

通过以上的工序来制造偏振膜。虽然省略详细的说明，之后，在偏振膜的至少单面贴合透明保护膜来制造偏振板。

【实施例】

以下，说明本发明的实施例，但本发明并不受该实施例限定。表1示出了在第一至第七实施例、第一、第二比较例中改变条件地对未延伸的PVA系膜(厚度60μm)进行处理时的各实施例、比较例的效果。

【表1】

作为条件，存在收缩(W-X)/W、累计延伸倍率A、第一、第二溶胀槽的温度[℃]、关系式(W-X)/W/A。作为效果，存在PVA系膜的端部的折曲、PVA系膜的中央部的褶皱、PVA系膜的断裂的频率[次/h]。

以“○”表示关系式处于-0.14～0.05的范围内时，以“×”表示关系式处于-0.14～0.05的范围外时。第一至第七实施例为“○”，第一、第二比较例为“×”。

具体而言，在第一实施例中，关系式为-0.139。此时，就端部折曲而言，两端能够各减少至1mm。未产生中央部的褶皱。断裂频率为每小时0次。

在第二实施例中，关系式为-0.118。此时，未产生端部折曲。未产生中央部的褶皱。断裂频率为每小时0次。

在第三实施例中，关系式为-0.099。此时，未产生端部折曲。未产生中央部的褶皱。断裂频率为每小时0次。

在第四实施例中，关系式为-0.062。此时，未产生端部折曲。未产生中央部的褶皱。断裂频率为每小时0次。

在第五实施例中，关系式为-0.005。此时，未产生端部折曲。未产生中央部的褶皱。断裂频率为每小时0次。

在第六实施例中，关系式为0.016。此时，未产生端部折曲。未产生中央部的褶皱。断裂频率为每小时0次。

在第七实施例中，关系式为0.048。此时，未产生端部折曲。中央部的褶皱能够减少至1列。断裂频率为每小时0次。

在第一比较例中，关系式为-0.150。此时，在两端各产生了2mm的端部折曲，处于容许范围外。未产生中央部的褶皱。断裂频率为每小时0.33次。

在第二比较例中，关系式为0.059。此时，未产生端部折曲。中央部的褶皱产生了3列，处于容许范围外。断裂频率为每小时0.17次。

因此，在第一至第七实施例中，关系式处于-0.14～0.05的范围内，不存在端部折曲、中央部褶皱的问题，也不存在断裂频率的问题。另一方面，在第一、第二比较例中，关系式处于-0.14～0.05的范围外，存在端部折曲、中央部褶皱的问题，也存在断裂频率的问题。尤其是，在第二～六实施例中，关系式处于-0.12～0.02的范围内，完全未产生端部折曲和中央部褶皱。

Claims (5)

1.一种偏振膜的制造方法，其是对聚乙烯醇系膜依次进行溶胀处理和染色处理来制造偏振膜的方法，

所述偏振膜的制造方法的特征在于，

所述溶胀处理通过从坯料卷抽出所述聚乙烯醇系膜并使所述聚乙烯醇系膜一边沿着输送方向延伸一边依次通过n个溶胀槽来进行，其中，n为自然数，

在所述溶胀处理中，将所述聚乙烯醇系膜的初始宽度设为W，将从第n个溶胀槽出来时的所述聚乙烯醇系膜的最终宽度设为X，将在所有的所述溶胀槽中的累计延伸倍率设为A时，满足：

-0.14≤(W-X)/W/A≤0.05。

2.根据权利要求1所述的偏振膜的制造方法，其中，

满足-0.12≤(W-X)/W/A≤0.02。

3.根据权利要求1所述的偏振膜的制造方法，其中，

所述溶胀槽设有两个。

4.根据权利要求1所述的偏振膜的制造方法，其中，

n为2以上，

所述聚乙烯醇系膜的输送方向上的第n个溶胀槽的温度为第k个溶胀槽的温度以下，其中，1≤k≤n-1。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的偏振膜的制造方法，其中，

所述聚乙烯醇系膜的初始宽度W为400mm以上。

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