CN107850716A - 聚乙烯醇系薄膜和偏光膜 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种聚乙烯醇系薄膜,其为厚度5~60μm的聚乙烯醇系薄膜,在25℃的水中使用扫描型探针显微镜进行纳米压痕试验时的薄膜表面的杨氏模量为15~40MPa。因此,通过使用上述聚乙烯醇系薄膜,从而能够得到损伤极少的偏光膜,结果可以得到显示坏点少、偏光性能优异的偏光膜。
Description
技术领域
本发明涉及作为制造偏光膜时的原卷薄膜有用的聚乙烯醇系薄膜。更详细而言,涉及适于制造损伤等的缺点少、宽幅长条薄型的偏光膜的聚乙烯醇系薄膜以及使用该聚乙烯醇系薄膜而得到的偏光膜。
背景技术
近年来,液晶显示装置的发展显著,广泛用于智能手机、平板电脑、个人电脑、液晶电视、投影仪、车载面板等。上述液晶显示装置中使用偏光膜,作为偏光膜,主要使用使碘或二色性染料吸附于聚乙烯醇系薄膜并取向而成的膜。近年来,伴随着画面的高精细化、高亮度化、大型化、薄型化,与现有品相比,需要显示坏点更少、且宽幅长条薄型的偏光膜。
对于偏光膜,例如用水(包括温水)使聚乙烯醇系薄膜溶胀后,用碘染色,为了使碘分子排列而进行拉伸,为了保持拉伸的状态而用硼酸等交联剂交联,并使其干燥从而制造。上述制造边在水中使用驱动辊、轧辊将薄膜沿水平方向输送边进行。为了减少偏光膜的显示坏点,当然应减少聚乙烯醇系薄膜的缺点,避免偏光膜制造时产生的缺点也是重要的。尤其是,薄膜与辊接触时所产生的擦伤使偏光膜的偏光度、透光率降低,而成为偏光不均匀的原因,因此需要避免。
作为针对在偏光膜制造时产生的损伤的对策,例如提出了着眼于与聚乙烯醇系薄膜接触的辊的静摩擦系数的偏光膜的制造方法(参照专利文献1。)。另外,提出了:相对于不锈钢制辊的动摩擦系数为0.03以下、表面活性剂的含量相对于聚乙烯醇系树脂为0.01~3重量%、表面粗糙度(Ra)为0.05μm以下的偏光膜用聚乙烯醇系薄膜(参照专利文献2。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-17321号公报
专利文献2:日本特开2006-188661号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,即使根据这些专利文献1和2中所公开的技术,如上所述由于偏光膜制造的各工序在水中进行,所以包含水分而变柔软的聚乙烯醇系薄膜的表面因与输送辊接触而容易产生微细的擦伤,因此无法彻底克服偏光膜制造时的擦伤。
偏光膜产生比较宽广面积的擦伤时,偏光度降低且产生色斑。另外,伴随擦伤而产生的削屑作为异物附着于偏光膜,不仅使显示坏点增加,而且污染偏光膜制造生产线,成为使制造成品率大幅降低的原因。上述现象在长条幅度宽薄型的偏光膜的制造中尤为显著,需要进一步的改良。需要说明的是,对于上述擦伤,在偏光膜的流动方向(MD方向)上大多长度为几mm左右,通常宽度为几微米以上、深度为亚微米以上的损伤会成为问题。
因此,本发明中,在这样的背景下,提供:能够得到损伤极少的偏光膜的聚乙烯醇系薄膜、使用上述聚乙烯醇系薄膜的显示坏点少、偏光性能优异的偏光膜。
用于解决问题的方案
然而,本发明人等鉴于上述情况而进行了深入研究,结果发现:对于厚度5~60μm的聚乙烯醇系薄膜,着眼于在25℃的水中的薄膜表面的杨氏模量,通过将该值设为特定范围,从而在使用该聚乙烯醇系薄膜来制造偏光膜时能够制造不易损伤、显示坏点少、偏光性能优异的偏光膜。
即,本发明的主旨是一种聚乙烯醇系薄膜,其特征在于,其为厚度5~60μm的聚乙烯醇系薄膜,在25℃的水中使用扫描型探针显微镜进行纳米压痕试验时的薄膜表面的杨氏模量为15~40MPa。
另外,本发明还提供使用上述聚乙烯醇系薄膜而得到的偏光膜。
发明的效果
本发明的聚乙烯醇系薄膜能够减少偏光膜制造时的损伤,能够制造显示坏点少、偏光性能优异的偏光膜。
具体实施方式
以下对本发明进行详细说明。
本发明的聚乙烯醇系薄膜的最大特征在于,在25℃水中使用扫描型探针显微镜进行纳米压痕试验时的薄膜表面的杨氏模量为15~40MPa。
首先,对上述纳米压痕试验进行说明。
本发明中的纳米压痕试验是测定对试验片表面的微小区域压入微小的探针(悬臂探针)时的位移量的试验。
此时,薄膜表面的杨氏模量(E)可以由载荷和位移量的关系中计算出。计算式如下式(1)。
式(1):E=(2/π)×(k×d/σ)×{(1-ν2)/a}
(此处,E:杨氏模量、k:弹簧常数、d:悬臂的偏斜量、σ:压入量、ν:泊松比、a:接触面积半径)
上述纳米压痕试验可以使用市售的扫描型探针显微镜进行,在水中及大气中均能进行试验。薄膜表面的杨氏模量通常在大气中进行测定,但聚乙烯醇系薄膜根据厚度、环境的温湿度不同而测定值发生较大变动。另一方面,在水中,由于用水使聚乙烯醇系薄膜的表面充分溶胀后进行测定,因此能够得到比较稳定的测定值,考虑到实际上在水中进行使用了聚乙烯醇系薄膜的偏光膜制造,可以说在水中的测定结果是更适于实际情况的评价。本发明中,将聚乙烯醇系薄膜在水中浸渍2小时以上而使其充分溶胀后,进行纳米压痕试验。作为上述浸渍条件,优选为0.1~10小时、更优选为1~3小时。
本发明的聚乙烯醇系薄膜减少与辊的擦伤,但上述损伤的产生情况还依赖于输送、拉伸中使用的辊的表面粗糙度。上述辊一般进行镜面加工使得表面粗糙度Rz成为1μm以下,但就连存在于表面的高度亚微米程度的突起部都会损伤薄膜。因此,需要使用微小的压头来测定薄膜表层的特性,调整偏光膜制造时最佳的杨氏模量。在较宽的区域、以较大的载荷压入较大的压头的的布氏硬度(brinell hardness)、洛氏硬度(rockwell hardness)、维氏硬度(vickers hardness)等时,难以进行准确的评价,本发明中实施的纳米压痕试验是更有效的试验方法。
本发明的聚乙烯醇系薄膜在使用上述扫描型探针显微镜、在25℃水中进行纳米压痕试验时的薄膜表面的杨氏模量为15~40MPa、优选为16~35MPa、特别优选为17~30MPa。
在上述25℃水中的薄膜表面的杨氏模量低于下限值时,与辊的擦伤增加而不能实现本发明的目的,即使超过上限值,薄膜与辊的密合性降低、擦伤增加而也无法实现本发明的目的。
本发明的特别值得一提的方面在于,通常认为薄膜表面的杨氏模量越高越硬越不易损伤,但实际上必须使其柔软至可确保与辊的密合性的程度。薄膜表面过硬时,薄膜仅在辊上滑动,无法进行与辊的旋转相匹配的顺利的输送,而有损伤增加的倾向。
进而,作为本发明的特别值得一提的效果,可以举出损伤的自修复功能。
上述自修复功能是指,聚乙烯醇系树脂的高分子链移动至凹陷部位而使之平坦化的功能。虽然在凹陷深的情况下难以完全修复,但例如如果为深度亚微米左右的浅的损伤则可以修复。聚乙烯醇系薄膜在25℃水中的薄膜表面的杨氏模量低于15MPa时容易产生深的损伤,因此无法达成自修复,但薄膜表面具有上述特定范围的杨氏模量时,有显现有效的自修复功能的倾向。
作为控制在25℃水中的薄膜表面的杨氏模量的方法,可列举出调节聚乙烯醇系树脂的化学结构、分子量的方法;调节聚乙烯醇系树脂水溶液的添加剂的成分、配混量的方法;调节聚乙烯醇系薄膜的制膜条件的方法;调节聚乙烯醇系薄膜的热处理条件的方法等。
其中,从控制范围的观点出发,优选:调节聚乙烯醇系树脂水溶液的添加剂的成分、配混量的方法(优选为调节甘油的配混量的方法)和调节聚乙烯醇系薄膜的热处理条件的方法,从准确地控制薄膜表面的杨氏模量的观点出发,更优选为调节热处理温度的方法。
通过上述聚乙烯醇系树脂水溶液中的甘油配混量来调节在25℃水中的薄膜表面的杨氏模量时,上述甘油的配混量(比例)相对于聚乙烯醇系树脂为5~15重量%、优选为6~12重量%。甘油的配混量过少时,有在25℃水中的薄膜表面的杨氏模量增大的倾向,过多时,有在25℃水中的表面的杨氏模量降低的倾向。
作为通过上述热处理条件控制在25℃水中的薄膜表面杨氏模量时的热处理温度,优选80~150℃、特别优选为80~140℃、进一步优选为90~140℃。热处理温度过低时,有在25℃水中的表面杨氏模量降低的倾向,过高时,有在25℃水中的薄膜表面的杨氏模量变得过高、且制造偏光膜时的拉伸性降低的倾向。作为上述热处理方法,例如可列举出:通过浮动式干燥机吹送热风进行的方法;通过红外线灯照射近红外线进行的方法等。需要说明的是,热处理时间通常为0.1~60分钟。
本发明的聚乙烯醇系薄膜在25℃60%RH大气中使用扫描型探针显微镜进行纳米压痕试验时的薄膜表面的杨氏模量优选为100~1000MPa、特别优选为200~700MPa。在上述大气中的薄膜表面的杨氏模量过低或过高均难以控制水中的薄膜表面的杨氏模量。
本发明的聚乙烯醇系薄膜在25℃的水中使用扫描型探针显微镜进行测定时的薄膜的表面粗糙度Ra优选为3nm以下、特别优选为2nm以下、进一步优选为1nm以下。
上述水中的表面粗糙度Ra过大时,有制造偏光膜时的损伤增加的倾向。
需要说明的是,上述表面粗糙度Ra是使用扫描型探针显微镜在25℃水中10μm见方进行测定时的值。
本发明的聚乙烯醇系薄膜可以通过对作为原料的聚乙烯醇系树脂进行制膜来制造。
作为本发明中使用的聚乙烯醇系树脂,通常使用未改性的聚乙烯醇系树脂、即对将乙酸乙烯酯聚合而得到的聚乙酸乙烯酯进行皂化而制造的树脂。根据需要,也可以使用将乙酸乙烯酯与少量(通常10摩尔%以下、优选5摩尔%以下)的能够与乙酸乙烯酯共聚的成分的共聚物皂化而得到的树脂。作为能够与乙酸乙烯酯共聚的成分,例如可以举出不饱和羧酸(例如包括盐、酯、酰胺、腈等)、碳数2~30的烯烃类(例如乙烯、丙烯、正丁烯、异丁烯等)、乙烯基醚类、不饱和磺酸盐等。另外,也可以使用将皂化后的羟基进行化学修饰而得到的改性聚乙烯醇系树脂。
另外,作为聚乙烯醇系树脂,也可以使用在侧链具有1,2-二醇结构的聚乙烯醇系树脂。上述在侧链具有1,2-二醇结构的聚乙烯醇系树脂例如可以通过如下方法等得到:(i)将乙酸乙烯酯与3,4-二乙酰氧基-1-丁烯的共聚物进行皂化的方法;(ii)将乙酸乙烯酯与碳酸乙烯基亚乙酯的共聚物进行皂化和脱碳酸的方法;(iii)将乙酸乙烯酯与2,2-二烷基-4-乙烯基-1,3-二氧戊环的共聚物进行皂化和脱缩酮化的方法;(iv)将乙酸乙烯酯与甘油单烯丙醚的共聚物进行皂化的方法。
聚乙烯醇系树脂的重均分子量优选为10万~30万、特别优选为11万~28万、进一步优选为12万~26万。上述重均分子量过小时,有将聚乙烯醇系树脂制成光学薄膜时不易获得充分的光学性能的倾向,过大时,有制造聚乙烯醇系薄膜的偏光膜时的拉伸变困难的倾向。需要说明的是,上述聚乙烯醇系树脂的重均分子量是通过GPC-MALS法测定的重均分子量。
本发明中使用的聚乙烯醇系树脂的平均皂化度通常优选为98摩尔%以上、特别优选为99摩尔%以上、进一步优选为99.5摩尔%以上、尤其优选为99.8摩尔%以上。上述平均皂化度过小时,有将聚乙烯醇系薄膜制成偏光膜时无法得到充分的光学性能的倾向。
此处,本发明中的平均皂化度是依据JIS K 6726测定的。
作为本发明中使用的聚乙烯醇系树脂,也可以组合使用改性物质、改性量、重均分子量、平均皂化度等不同的2种以上的聚乙烯醇系树脂。
本发明的聚乙烯醇系薄膜可以如下连续地制造:使用上述聚乙烯醇系树脂制备聚乙烯醇系树脂水溶液,将该水溶液排出至旋转的浇铸模并流延,通过浇铸法进行制膜、干燥,从而可以连续地制造,例如可以通过以下的工序而制造。
(A)利用浇铸法进行制膜的工序。
(B)对经制膜的薄膜进行加热并干燥的工序。
(C)对经干燥的薄膜的两端部切边后,卷取于辊的工序。
此处,作为上述浇铸模,例如可列举出浇铸滚筒(滚筒型辊)、环带等,从宽幅化、长条化、膜厚的均匀性优异的观点出发,优选利用浇铸滚筒进行。
以下,对浇铸模为浇铸滚筒的情况进行说明。
首先,对前述工序(A)进行说明。
工序(A)中,优选的是,首先使用水清洗前述聚乙烯醇系树脂,使用离心分离机等进行脱水,形成含水率50重量%以下的聚乙烯醇系树脂湿滤饼。含水率过大时,有难以形成期望的水溶液浓度的倾向。
将上述聚乙烯醇系树脂湿滤饼溶解于温水、热水,制备聚乙烯醇系树脂水溶液。
聚乙烯醇系树脂水溶液的制备方法没有特别限定,例如可以使用经过加热的多螺杆挤出机进行制备,另外,在具备上下循环流产生型搅拌叶片的溶解槽中投入前述聚乙烯醇系树脂湿滤饼,在槽中吹入水蒸气,从而也可以溶解并制备期望浓度的水溶液。
从聚乙烯醇系薄膜的制膜性的观点出发,在聚乙烯醇系树脂水溶液中,除聚乙烯醇系树脂之外,优选含有甘油等通常使用的增塑剂、包含非离子性、阴离子性和阳离子性中至少一种的表面活性剂。上述甘油等增塑剂、表面活性剂的含量相对于聚乙烯醇系树脂优选为1~20重量%、更优选为5~15重量%。
如此得到的聚乙烯醇系树脂水溶液的树脂浓度优选为15~60重量%、特别优选为17~55重量%、进一步优选为20~50重量%。上述水溶液的树脂浓度过低时,干燥负担变大,因此,有生产能力降低的倾向,过高时,粘度变得过高,有不易均匀溶解的倾向。
接着,将所得聚乙烯醇系树脂水溶液进行脱泡处理。作为脱泡方法,可以举出静置脱泡、利用具备排气口的多螺杆挤出机的脱泡等方法。作为具备排气口的多螺杆挤出机,通常使用具备排气口的双螺杆挤出机。
脱泡处理后,聚乙烯醇系树脂水溶液以一定量逐次导入至T型狭缝模,排出至旋转的浇铸滚筒上并流延,利用浇铸法进行制膜。
T型狭缝模出口的聚乙烯醇系树脂水溶液的温度优选为80~100℃、特别优选为85~98℃。
上述聚乙烯醇系树脂水溶液的温度过低时,有变得流动不良的倾向,过高时,有发泡的倾向。
上述聚乙烯醇系树脂水溶液的粘度优选在排出时为50~200Pa·s、特别优选为70~150Pa·s。
上述水溶液的粘度过低时,有变得流动不良的倾向,过高时,有流延变困难的倾向。
从T型狭缝模排出至浇铸滚筒的聚乙烯醇系树脂水溶液的排出速度优选为0.2~5m/分钟、特别优选为0.4~4m/分钟、进一步优选为0.6~3m/分钟。
上述排出速度过慢时,有生产率降低的倾向,过快时,有流延变困难的倾向。
上述浇铸滚筒的直径优选为2~5m、特别优选为2.4~4.5m、进一步优选为2.8~4m。
上述直径过小时,有干燥长度不足而难以达到速度的倾向,过大时,有输送性降低的倾向。
上述浇铸滚筒的宽度优选为4m以上、特别优选为4.5m以上、进一步优选为5m以上、尤其优选为5~6m。
浇铸滚筒的宽度过小时,有生产率降低的倾向。
上述浇铸滚筒的旋转速度优选为3~50m/分钟、特别优选为4~40m/分钟、进一步优选为5~35m/分钟。
上述旋转速度过慢时,有生产率降低的倾向,过快时,有干燥不充分的倾向。
上述浇铸滚筒的表面温度优选为40~99℃、特别优选为60~95℃。
上述表面温度过低时,有干燥不良的倾向,过高时,有发泡的倾向。
接着,对前述工序(B)进行说明。工序(B)是将制膜后的薄膜进行加热并干燥的工序。
利用浇铸滚筒进行了制膜的薄膜的干燥可通过使膜的表面和背面与多个金属加热辊交替地接触来进行。金属加热辊的表面温度通常为40~150℃、优选为50~130℃、特别优选为60~110℃。上述表面温度过低时,有变得干燥不良的倾向,过高时,变得过度干燥,有导致弯曲等外观不良的倾向。
另外,金属加热辊例如优选为对表面进行了硬镀铬处理或镜面处理的、直径0.2~2m的辊,通常使用2~30根、优选10~25根进行干燥。
本发明优选除了干燥之外进行上述热处理。
进行了干燥的薄膜经过前述工序(C)成为制品(本发明的聚乙烯醇系薄膜)。工序(C)是将薄膜的两端切边并卷取于辊的工序。
需要说明的是,至此,对制备聚乙烯醇系树脂水溶液、将该水溶液流延至旋转的浇铸滚筒(滚筒型辊)、并利用浇铸法进行制膜、干燥从而制造聚乙烯醇系薄膜的方法进行了说明,但也可以将聚乙烯醇系树脂水溶液流延至树脂薄膜上、或金属带上并制膜、干燥。
从偏光薄膜的薄型化的观点出发,上述聚乙烯醇系薄膜的厚度需要为5~60μm,从进一步薄型化的观点出发,优选为5~30μm,从避免断裂、本发明的特性(薄膜表面的杨氏模量)与薄型化的关系的观点出发,特别优选为10~30μm。上述聚乙烯醇系薄膜的厚度可以通过聚乙烯醇系树脂水溶液中的树脂浓度、向聚乙烯醇系树脂水溶液的浇铸滚筒的排出量(排出速度)、浇铸滚筒的转速等进行添加。
另外,聚乙烯醇系薄膜的宽度优选为4m以上,从大面积化的观点出发,更优选为4.5m以上,从避免断裂的观点出发,特别优选为4.5~6m。
另外,聚乙烯醇系薄膜的长度优选为4km以上,从大面积化的观点出发,更优选为4.5km以上,从输送重量的观点出发,特别优选为4.5~50km。另外,优选为:通过将宽度4m以上、长度4km以上的聚乙烯醇系薄膜卷取于辊,从而可得到卷状聚乙烯醇系薄膜。
上述聚乙烯醇系薄膜具有适度的表面的杨氏模量,可适宜地作为光学用的聚乙烯醇系薄膜使用,进而特别优选作为偏光膜用的原卷使用。
接着,对本发明的偏光膜进行说明。
本发明的偏光膜如下制造:将上述聚乙烯醇系薄膜从辊卷出并沿水平方向输送,经过溶胀、染色、硼酸交联、拉伸、清洗、干燥等工序从而制造。
溶胀工序是在染色工序前实施的。通过溶胀工序,不仅可以清洗聚乙烯醇系薄膜表面的污染物,还具有通过使聚乙烯醇系薄膜溶胀而防止染色不均等的效果。溶胀工序中,作为处理液,通常使用水。该处理液只要主成分为水即可,也可以加入少量的碘化物、表面活性剂等添加物、醇等。溶胀浴的温度通常为10~45℃左右,溶胀浴中的浸渍时间通常为0.1~10分钟左右。另外,根据需要也可以在处理中进行拉伸操作。
染色工序通过使薄膜与含有碘或二色性染料的液体接触而进行。通常使用碘-碘化钾的水溶液,适当的是,碘的浓度为0.1~2g/L、碘化钾的浓度为1~100g/L。染色时间为30~500秒左右是实用的。处理浴的温度优选5~50℃。水溶液中,除水溶剂之外,也可以含有少量的与水有相容性的有机溶剂。另外,根据需要也可以在处理中进行拉伸操作。
硼酸交联工序使用硼酸、硼砂等硼化合物而进行。硼化合物以水溶液或水-有机溶剂混合液的形式、以浓度10~100g/L左右使用,从偏光性能的稳定化的观点出发,优选液体中使碘化钾共存。优选的是,处理时的温度为30~70℃左右、处理时间为0.1~20分钟左右,而且根据需要也可以在处理中进行拉伸操作。
拉伸工序优选的是,沿单轴方向拉伸3~10倍、优选拉伸3.5~6倍。此时,在拉伸方向的直角方向上也可以进行一些拉伸(防止宽度方向的收缩的程度、或该程度以上的拉伸)。拉伸时的温度优选30~170℃。进而,拉伸倍率只要最终设定为前述范围即可,拉伸操作不仅可以以一阶段实施,在制造工序的任意范围的阶段中实施即可。
清洗工序例如通过将聚乙烯醇系薄膜浸渍于水、碘化钾等碘化物水溶液而进行,可以除去薄膜的表面产生的析出物。使用碘化钾水溶液时的碘化钾浓度可以为1~80g/L左右。清洗处理时的温度通常为5~50℃、优选为10~45℃。处理时间通常为1~300秒、优选为10~240秒。需要说明的是,也可以将水清洗和利用碘化钾水溶液的清洗适宜组合而进行。
干燥工序只要在大气中、以40~80℃进行1~10分钟即可。
另外,偏光膜的偏光度优选为99.5%以上、更优选为99.8%以上。偏光度过低时,有无法确保液晶显示器中的对比度的倾向。
需要说明的是,关于偏光度,一般来说根据将2张偏光膜在以其取向方向成为同一方向的方式重叠的状态下、在波长λ下测定的透光率(H11),以及将2张偏光膜在以取向方向成为彼此正交的方向的方式重叠的状态下、在波长λ下测定的透光率(H1),依据下式而算出。
〔(H11-H1)/(H11+H1)〕1/2
进而,本发明的偏光膜的单体透过率优选为42%以上。上述单体透过率过低时,有无法达成液晶显示器的高亮度化的倾向。
单体透过率是使用分光光度计测定单片偏光膜的透光率而得到的值。
如此,可以得到本发明的偏光膜,本发明的偏光膜适于制造偏光不均匀少的偏光板。
以下,对本发明的偏光板的制造方法进行说明。
本发明的偏光膜在其单面或两面借助粘接剂粘贴光学上各向同性的树脂薄膜作为保护薄膜,从而成为偏光板。作为保护薄膜,例如可以举出纤维素三乙酸酯、纤维素二乙酸酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、聚苯乙烯、聚醚砜、聚亚芳基酯、聚-4-甲基戊烯、聚苯醚等的薄膜或片。
粘贴方法可以利用公知的方法进行,例如将液态粘接剂组合物均匀地涂布于偏光膜、保护薄膜、或者其两者,然后使两者粘贴并压接,通过加热、照射活性能量射线而进行。
另外,以薄膜化为目的,也可以在偏光膜的单面或两面上涂布氨酯系树脂、丙烯酸类树脂、脲树脂等固化性树脂来代替上述保护薄膜,并固化而形成偏光板。
根据本发明得到的偏光膜、偏光板显示坏点、色斑少,偏光性能的面内均匀性也优异,优选用于:移动信息终端机、个人电脑、电视、投影仪、标示牌、电子台式计算机、电子时钟、文字处理机、电子纸、游戏机、录影机、照相机、相册、温度计、音响、汽车、机械类的测量仪器类等的液晶显示装置、太阳眼镜、防眩光眼镜、立体眼镜、穿戴式显示器、显示元件(CRT、LCD、有机EL、电子纸等)用防反射层、光通信设备、医疗设备、建筑材料、玩具等。
实施例
以下,列举实施例对本发明进一步进行具体说明,但本发明只要不超过其主旨就不限定于以下的实施例。
需要说明的是,例中“份”、“%”是指重量基准。
对于各物性,如下进行测定。
<测定条件>
(1)通过水中纳米压痕试验的薄膜表面的杨氏模量(MPa)
从得到的聚乙烯醇系薄膜上切出1cm×1cm的试验片,将试验片浸渍在25℃的离子交换水中2小时,然后使用扫描型探针显微镜(ASYLUM RESEARCH公司制”MFP-3DStandAlone”)测定在25℃水中的薄膜表面的杨氏模量(MPa)。详细的测定条件如下。
测定模式:激励模式
悬臂:TR800PSA(S)(共振频率:73kHz、弹簧常数:0.57N/m)
扫描范围:1μm×1μm
接收数据数:16×16
压入速度:1.98μm/s
最大压入量:200nm
将得到的256点数据的平均值作为在水中的薄膜表面的杨氏模量(MPa)。需要说明的是,计算薄膜表面的杨氏模量时的前提条件如下。
悬臂前端形状:Punch(圆柱)、半径9.00nm
泊松比:0.4
(2)通过大气中纳米压痕试验的薄膜表面的杨氏模量(MPa)
从与上述相同的聚乙烯醇系薄膜上切出1cm×1cm的试验片,将试验片在25℃60%RH的环境下进行1天状态调整,使用扫描型探针显微镜(ASYLUM RESEARCH公司制”MFP-3DStand Alone”)测定在25℃60%RH的大气中的薄膜表面的杨氏模量(MPa)。详细的测定条件如下。
测定模式:激励模式
悬臂:AC160TS(共振频率:300kHz、弹簧常数:26N/m)
扫描范围:1μm×1μm
接收数据数:16×16
压入速度:1.98μm/s
最大压入量:20nm
将得到的256点数据的平均值作为在大气中的薄膜表面的杨氏模量(MPa)。需要说明的是,计算薄膜表面的杨氏模量时的前提条件如下。
悬臂前端形状:Punch(圆柱)、半径9.00nm
泊松比:0.4
(3)表面粗糙度Ra(nm)
从得到的聚乙烯醇系薄膜上切出1cm×1cm的试验片,将试验片浸渍在25℃的离子交换水中2小时,然后使用扫描型探针显微镜(ASYLUM RESEARCH公司制”MFP-3DStandAlone”)25℃的水中测定10μm×10μm范围。详细的测定条件如下。
测定模式:动态激励模式(DFM)
悬臂:TR800PSA(S)(共振频率:73kHz、弹簧常数:0.57N/m)
扫描范围:10μm×10μm
接收数据数:256×256
扫描速度:0.5Hz
(4)损伤
从得到的偏光膜上切出1cm×1cm的试验片10张,使用KEYENCE公司制激光对焦显微镜VK-9700(物镜:50倍),观察有无宽度10μm以上的损伤,以以下基准进行评价。
(评价基准)
○:全部试验片没有损伤。
△:任一试验片有损伤。
×:全部试验片有损伤。
(5)偏光度(%)、单体透过率(%)
从得到的偏光膜上切出长度4cm×宽度4cm的试验片,使用自动偏光薄膜测定装置(日本分光公司制:VAP7070)测定偏光度(%)和单体透过率(%)。
(6)偏光不均匀
从得到的偏光膜上切出长度30cm×宽度30cm的试验片,以45°的角度夹持在交叉棱镜状态的2张偏光板(单体透过率43.5%、偏光度99.9%)之间,然后使用表面照度14000lx的光源箱,以透射模式观察光学色斑,以以下基准进行评价。
(评价基准)
○:无色斑。
△:稍有色斑。
×:有色斑。
<实施例1>
(聚乙烯醇系薄膜的制造)
加入重均分子量142000、皂化度99.8摩尔%的聚乙烯醇系树脂2000kg、水4500kg、作为增塑剂的甘油200kg(相对于聚乙烯醇系树脂为10重量%),边搅拌边升温至140℃,进行浓度调整至树脂浓度25%,得到均匀地溶解了的聚乙烯醇系树脂水溶液。接着,将该聚乙烯醇系树脂水溶液供给至具备排气口的双螺杆挤出机并进行脱泡,然后使水溶液温度为90℃,从T型狭缝模排出口排出至浇铸滚筒,以排出速度2.5m/分钟进行流延从而制膜。从浇铸滚筒上剥离薄膜,边使薄膜的表面和背面与多个金属加热辊交替地接触边进行干燥。金属加热辊的温度为80~120℃。进而,使用浮动式干燥机,从薄膜两面吹送1分钟120℃的热风而进行热处理,然而将两端部切边并卷取于辊,得到宽度4.8m、厚度60μm、长度5km的聚乙烯醇系薄膜。将得到的聚乙烯醇系薄膜的特性示于表1。
(偏光膜的制造)
从辊上卷开得到的聚乙烯醇系薄膜,边沿水平方向输送边浸渍在水温30℃的水槽中使其溶胀边向流动方向拉伸至1.7倍。接着,边浸渍于包含碘0.5g/L、碘化钾30g/L的30℃的水溶液中进行染色,边向流动方向拉伸至1.6倍,接着,边浸渍于硼酸40g/L、碘化钾30g/L的组成的水溶液(50℃)进行硼酸交联,边向流动方向单轴拉伸至2.1倍。最后,用碘化钾水溶液进行清洗,之后以50℃进行2分钟干燥,得到总拉伸倍率5.7倍的偏光膜。将得到的偏光膜的特性如表1所示。
<实施例2>
将甘油量设为120kg(相对于聚乙烯醇系树脂为6重量%),除此以外与实施例1同样地得到聚乙烯醇系薄膜和偏光膜。得到的聚乙烯醇系薄膜和偏光膜的特性如表1所示。
<实施例3>
将热风的温度设为140℃,除此以外与实施例1同样地得到聚乙烯醇系薄膜和偏光膜。得到的聚乙烯醇系薄膜和偏光膜的特性如表1所示。
<实施例4>
将排出速度设为1.3m/分钟、聚乙烯醇系薄膜的膜厚设为30μm、甘油量设为120kg(相对于聚乙烯醇系树脂为6重量%)、热风的温度设为100℃,除此以外与实施例1同样地得到聚乙烯醇系薄膜和偏光膜。得到的聚乙烯醇系薄膜和偏光膜的特性如表1所示。
<实施例5>
将排出速度设为1.3m/分钟、聚乙烯醇系薄膜的膜厚设为30μm、甘油量设为120kg(相对于聚乙烯醇系树脂为6重量%),除此以外与实施例1同样地得到聚乙烯醇系薄膜和偏光膜。得到的聚乙烯醇系薄膜和偏光膜的特性如表1所示。
<实施例6>
将排出速度设为1.3m/分钟、聚乙烯醇系薄膜的膜厚设为30μm、甘油量设为200kg(相对于聚乙烯醇系树脂为10重量%)、热风的温度设为140℃,除此以外与实施例1同样地得到聚乙烯醇系薄膜和偏光膜。得到的聚乙烯醇系薄膜和偏光膜的特性如表1所示。
<实施例7>
将排出速度设为0.8m/分钟、聚乙烯醇系薄膜的膜厚设为20μm、甘油量设为160kg(相对于聚乙烯醇系树脂为8重量%)、热风的温度设为120℃,除此以外与实施例1同样地得到聚乙烯醇系薄膜和偏光膜。得到的聚乙烯醇系薄膜和偏光膜的特性如表1所示。
<比较例1>
将甘油量设为160kg(相对于聚乙烯醇系树脂为8重量%)、热风的温度设为150℃,除此以外与实施例1同样地得到聚乙烯醇系薄膜和偏光膜。得到的聚乙烯醇系薄膜和偏光膜的特性如表1所示。
<比较例2>
将排出速度设为1.3m/分钟、聚乙烯醇系薄膜的膜厚设为30μm、热风的温度设为100℃,除此以外与实施例1同样地得到聚乙烯醇系薄膜和偏光膜。制造偏光膜后,目视确认了各浴槽内的污染物,结果确认了削屑。得到的聚乙烯醇系薄膜和偏光膜的特性如表1所示。
[表1]
对于实施例1~7的聚乙烯醇系薄膜,纳米压痕试验中的在25℃的水中的薄膜表面的杨氏模量在本发明的特定范围内,因此在使用其制作偏光膜时,可以得到损伤少的偏光膜。相对于此,比较例1、2的聚乙烯醇系薄膜的杨氏模量不在本发明的特定范围内,因此使用其而得到的偏光膜的损伤多。
此外,可知:对于由各自的聚乙烯醇系薄膜得到的偏光膜的偏光特性,实施例1~7优异于比较例1和2。
上述实施例中示出本发明的具体方式,但上述实施例不过是单纯的示例,不作限定性解释。对于本领域技术人员来说显而易见的各种变形也在本发明的范围内。
产业上的可利用性
通过本发明得到的偏光膜、偏光板显示坏点、色斑少,偏光性能的面内均匀性也优异,优选用于:移动信息终端机、个人电脑、电视、投影仪、标示牌、电子台式计算机、电子时钟、文字处理机、电子纸、游戏机、录影机、照相机、相册、温度计、音响、汽车、机械类的测量仪器类等的液晶显示装置、太阳眼镜、防眩光眼镜、立体眼镜、穿戴式显示器、显示元件(CRT、LCD、有机EL、电子纸等)用防反射层、光通信设备、医疗设备、建筑材料、玩具等。
Claims (5)
1.一种聚乙烯醇系薄膜,其特征在于,其为厚度5~60μm的聚乙烯醇系薄膜,在25℃的水中使用扫描型探针显微镜进行纳米压痕试验时的薄膜表面的杨氏模量为15~40MPa。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯醇系薄膜,其特征在于,在25℃60%RH大气中使用扫描型探针显微镜进行纳米压痕试验时的薄膜表面的杨氏模量为100~1000MPa。
3.根据权利要求1或2所述的聚乙烯醇系薄膜,其特征在于,在25℃的水中使用扫描型探针显微镜进行测定时的薄膜的表面粗糙度Ra为3nm以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的聚乙烯醇系薄膜,其特征在于,聚乙烯醇系薄膜是宽度4m以上、长度4km以上的卷状聚乙烯醇系薄膜。
5.一种偏光膜,其特征在于,其使用权利要求1~4中任一项所述的聚乙烯醇系薄膜而得到。
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