CN109154692B - 光学用聚乙烯醇系薄膜及其制造方法、以及利用该光学用聚乙烯醇系薄膜的偏光膜 - Google Patents

Abstract

本发明为一种光学用聚乙烯醇系薄膜，其是宽度2m以上且长度4km以上的聚乙烯醇系薄膜，每块以宽度A×长度B所围出的面积(其中，A≥2m且B≥4km)中含有的直径50μm以上的气泡数为0.01个/m²以下。因此，使用该光学用聚乙烯醇系薄膜所获得的偏光膜是显示缺陷少且为高质量的。

Description

光学用聚乙烯醇系薄膜及其制造方法、以及利用该光学用聚 乙烯醇系薄膜的偏光膜

技术领域

本发明涉及光学用聚乙烯醇系薄膜，尤其是气泡缺陷少且透明性优良的光学用聚乙烯醇系薄膜，涉及用于制造无显示缺陷的高质量的偏光膜或偏光板的光学用聚乙烯醇系薄膜及其制造方法，以及使用了该光学用聚乙烯醇系薄膜的偏光膜。

背景技术

以往，聚乙烯醇系薄膜如下制造而得到，将聚乙烯醇系树脂与表面活性剂等添加剂溶解于水中来制备水溶液(制膜原液)后，将该水溶液利用溶液流延法(浇铸法)进行制膜，并将获得的薄膜干燥。以如此方式获得的聚乙烯醇系薄膜作为透明性或染色性优良的薄膜而利用在许多用途中，作为其有效的用途之一可列举偏光膜。该偏光膜用来作为液晶显示器的基本构成要件，近年来，其应用扩大到要求高质量且高可靠性的设备。

其中，伴随着液晶电视等的画面的大型化、高清晰化、薄型化，而有必要有比以往产品更进一步增宽增长薄型且无显示缺陷的偏光膜。一般而言，偏光膜如下制造而得到，将为原卷的聚乙烯醇系薄膜用水(包含温水)溶胀后，经过利用碘的染色、为了使碘取向的拉伸、为了将取向状态固定的硼酸交联等工序。在制造无显示缺陷的偏光膜时，成为原卷的聚乙烯醇系薄膜也必须是无缺陷的，例如在聚乙烯醇系薄膜中有大量气泡的情况下，偏光膜的显示缺陷会增加，最后使显示器的质量降低。进一步地，聚乙烯醇系薄膜中的气泡也是引起偏光膜制造时的色彩不均匀、或薄膜破裂的原因，尤其在容易破裂的薄型偏光膜的制造中，有必要极力减少聚乙烯醇系薄膜的气泡。

就上述气泡对策而言，有人提出例如将聚乙烯醇系树脂水溶液用多螺杆挤出机进行消泡的聚乙烯醇系薄膜的制造方法(例如，参照专利文献1)；将聚乙烯醇系树脂水溶液的排出温度与浇铸模表面的温度差ΔT设定在特定范围的聚乙烯醇系薄膜的制造方法(例如，参照专利文献2)；用在过滤聚乙烯醇系树脂的水溶液时的过滤器的交换方法(例如，参照专利文献3)；使用了聚乙烯醇系薄膜的偏光薄膜的制造方法，该聚乙烯醇系薄膜是存在于薄膜表面的20μm以上大小的异物每1m²为10个以下(例如，参照专利文献4)；无未溶解物的聚乙烯醇系树脂水溶液的制造方法(例如，参照专利文献5)；每1cm²薄膜面积含有1.0×10⁴个以上的直径0.5～0.9μm的气泡的聚乙烯醇系薄膜(例如，参照专利文献6)等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-59474号公报

专利文献2：日本特开2002-59475号公报

专利文献3：日本特开2002-144419号公报

专利文献4：日本特开2004-20631号公报

专利文献5：日本特开2002-60495号公报

专利文献6：日本特开2011-111526号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，即使有上述专利文献的方法，仍难以减少偏光膜的显示缺陷。

就上述专利文献1的揭示技术而言，虽然使在通气孔部分的树脂温度成为105～180℃，但仅由该方法尚难以除去气泡，还有进一步改善的余地。尤其，在关于制造厚度60μm以下的薄型的聚乙烯醇系薄膜时，期望有进一步的改善。

就上述专利文献2的揭示技术而言，虽然使聚乙烯醇系树脂水溶液的排出温度与浇铸模表面的温度差ΔT成为5～10℃(实施例)，但即使为该温度差，有时仍会有产生微小气泡的情况，故有进一步改善的余地。尤其，在关于制造厚度60μm以下的薄型的聚乙烯醇系薄膜时，期望有进一步的改善。

就上述专利文献3的揭示技术而言，难以除去通过过滤器的气泡，进而无法避免在过滤后的工序中产生的气泡，有进一步改良的必要。

就上述专利文献4的揭示技术而言，虽然使用经由过滤减少了异物而得到的聚乙烯醇系薄膜，但仅由过滤难以除去气泡，进而气泡不仅存在于薄膜的表面，也存在于薄膜内部，故无法减低偏光膜的显示缺陷。

就上述专利文献5的揭示技术而言，虽然利用加压溶解可减少未溶解物，但若未进行适当的消泡，则难以除去微细的气泡，有进一步改善的余地。

就上述专利文献6的揭示技术而言，涉及波长级(wavelength order)的微小气泡，但并不一定改善聚乙烯醇系薄膜的气泡缺陷。且会有微小气泡导致产生光散射、薄膜的雾度增加的问题。

因此，本发明在如此的背景下，提供气泡缺陷少且透明性优良的光学用聚乙烯醇系薄膜，且提供能制造显示缺陷少的高质量的偏光膜、或偏光板的光学用聚乙烯醇系薄膜及其制造方法，以及使用了该光学用聚乙烯醇系薄膜的偏光膜。

其中，就本发明中视为问题的气泡的大小而言，理所当然有可由目视确认的气泡，且亦包含会成为光散射的原因的亚微米(submicron)大小的气泡，此外就气泡形状而言，不仅有球形，亦包含椭圆形。

该光学用聚乙烯醇系薄膜中的气泡并非一定全数都会直接成为偏光膜的显示缺陷，例如也有在上述溶胀工序、或后续的偏光膜制造工序中消灭的气泡。然而，就几率上来说若光学用聚乙烯醇系薄膜中的气泡数增加，则偏光膜的显示缺陷也会增加，故有必要减低光学用聚乙烯醇系薄膜中的每单位面积的气泡数。

用于解决问题的方案

然而，本案发明者们以上述情况为鉴深入重复研究，结果发现，通过使光学用聚乙烯醇系薄膜所含有的气泡数、甚至是微小尺寸的气泡在广范围内减少，可解决上述课题，制造高质量的偏光膜。

即，本发明的第1要旨是一种光学用聚乙烯醇系薄膜，其是宽度2m以上且长度4km以上的聚乙烯醇系薄膜，其特征在于，每块以宽度A×长度B所围出的面积(其中，A≥2m且B≥4km)中含有的直径50μm以上的气泡数为0.01个/m²以下。

此外，本发明的第2要旨是一种光学用聚乙烯醇系薄膜的制造方法，其是上述第1要旨的光学用聚乙烯醇系薄膜的制造方法，其特征在于，具备以下的工序：溶液制备工序，将聚乙烯醇系树脂与表面活性剂溶解于水中来制备聚乙烯醇系树脂水溶液；前处理工序，将上述聚乙烯醇系树脂水溶液进行消泡处理及过滤处理；制膜工序，将经上述消泡及过滤的聚乙烯醇系树脂水溶液从T型缝模排出至浇铸模并流延来进行制膜；以及干燥工序，使该制膜而得到的薄膜干燥。

而本发明的第3要旨是一种偏光膜，其特征在于，使用了上述光学用聚乙烯醇系薄膜。

发明的效果

本发明的光学用聚乙烯醇系薄膜每单位面积所含的直径50μm以上的气泡数为0.01个/m²以下，故可获得气泡缺陷少、为低雾度，显示缺陷少的高质量的偏光膜。因此，使用上述光学用聚乙烯醇系薄膜获得的偏光膜会成为偏光性能优良者。

而且，若光学用聚乙烯醇系薄膜的雾度为0.2％以下，可抑制使用上述薄膜所获得的偏光膜的光线透射率的降低。

此外，若宽度为4m以上，则能对应偏光膜的大面积化。

在本发明的光学用聚乙烯醇系薄膜的制造方法中，将聚乙烯醇系树脂与表面活性剂溶解于水中制备了聚乙烯醇系树脂水溶液后，将上述聚乙烯醇系树脂水溶液进行消泡处理及过滤处理而予以前处理，并将经上述前处理的聚乙烯醇系树脂水溶液从T型缝模排出至浇铸模并流延来进行制膜。然后通过使该制膜而得到的薄膜干燥来制造光学用聚乙烯醇系薄膜。因此可有效率地制造气泡缺陷少、低雾度的上述光学用聚乙烯醇系薄膜。

上述消泡处理若使用具有通气孔的双螺杆挤出机来进行、且包含100～130℃的发泡工序及90～100℃的蒸气排出工序，则气体排出变得良好，从而可获得气泡更少的薄膜。

上述制膜工序中，若从T型缝模排出的聚乙烯醇系树脂水溶液的温度T1(℃)与浇铸模表面的温度T2(℃)之间的温度差ΔT(℃)以绝对值计为4℃以下，则可获得气泡更少的薄膜。

若光学用聚乙烯醇系薄膜的厚度为45μm以下，则能对应使用上述薄膜所获得的偏光膜的薄型化。

具体实施方式

本发明的光学用聚乙烯醇系薄膜为宽度2m以上且长度4km以上，其特征在于，每块以宽度A×长度B所围出的面积(其中，A≥2m且B≥4km)中含有的直径50μm以上的气泡数为0.01个/m²以下。

上述气泡数是对于聚乙烯醇系薄膜内的以宽度A×长度B所围出的面积(其中，A≥2m且B≥4km)进行检查(测定)时的每1m²的直径50μm以上气泡数，优选为对于聚乙烯醇系薄膜的全长全宽范围进行测定时的每1m²的直径50μm以上气泡数。

例如，在检查宽度4m×长度4km(面积16,000m²)的薄膜时，检测出直径50μm以上的气泡为16个的情况，其气泡的数目为0.001个/m²。此外，当气泡形状为椭圆形时，将(长径+短径)/2视为直径。

直径50μm以上的气泡数必须为0.01个/m²以下，优选为0.001个/m²以下，尤其优选为0.0001个/m²以下，进一步优选为0.00001个/m²以下。气泡的数目若超过0.01个/m²，则偏光膜的显示缺陷增加，无法达成本发明的目的。

上述气泡数的检查(测定)以如下述方式来进行。首先，将为测定对象的聚乙烯醇系薄膜边从辊卷出，边由自动异物检查装置检测出在指定面积范围的直径50μm以上的异物(亮点缺陷)。接下来，从检测出的异物的放大照片找出直径50μm以上的气泡，算出气泡的总数。由将该总数除以指定的面积来算出气泡数(个/m²)。其中，当气泡的形状为椭圆形的情况，将(长径+短径)/2视为直径。此外，上述“亮点缺陷”指的是以上述自动异物检查装置利用照相机检测缺陷部分时，所检测出相对于基底部分(薄膜的正常部分)为明亮的亮点的缺陷。

上述自动异物检查装置的设定条件如同下述。

照明：透射性、角度90°(垂直于薄膜)、距离300mm、光源卤素灯150W

检测：CCD照相机20台、位置483mm、5000像素/台、分辨率48μm/像素(pixel)、50mm透镜(F2.8)

然后，上述宽度2m以上且长度4km以上的长条的光学用聚乙烯醇系薄膜是在沿着其长度方向(流动方向：MD)运送的状态下，经由溶胀、染色、硼酸交联、拉伸、清洗、干燥等工序来形成偏光膜。此处，上述光学用聚乙烯醇系薄膜在每块以宽度A×长度B所围出的面积(其中，A≥2m且B≥4km)所含有的直径50μm以上的气泡数为0.01个/m²以下，故上述光学用聚乙烯醇系薄膜可制造出透明性优良、显示缺陷少且高质量的偏光膜、或偏光板。

就减少该气泡数的方法而言，可列举将添加于聚乙烯醇系树脂的水溶液中的表面活性剂的种类或量、溶液制备方法、聚乙烯醇系树脂水溶液的保存方法、消泡条件、过滤条件、制膜条件予以优化的方法等。它们之中，如同下述，在光学用聚乙烯醇系薄膜的制造工序中，将上述水溶液的消泡条件及薄膜的制膜条件优化的方法特别有效。

在此针对本发明的光学用聚乙烯醇系薄膜的制造方法进行说明。

本发明的光学用聚乙烯醇系薄膜的制造方法，其特征在于，具备以下的工序：溶液制备工序(α)，将聚乙烯醇系树脂与添加剂溶解于水中来制备聚乙烯醇系树脂水溶液；前处理工序(β)，将上述聚乙烯醇系树脂水溶液进行消泡处理及过滤处理；制膜工序(γ)，将经上述前处理的聚乙烯醇系树脂水溶液从T型缝模排出至浇铸模并流延来进行制膜；以及干燥工序(δ)，使该制膜而得到的薄膜干燥。

[溶液制备工序(α)]

首先，针对上述溶液制备工序(α)详细说明。

就本发明中使用的聚乙烯醇系树脂而言，通常为未改性的聚乙烯醇系树脂，亦即使用将乙酸乙烯酯聚合而得到的聚乙酸乙烯酯进行皂化所制造的树脂。因应需求，也可使用将乙酸乙烯酯与少量(通常为10摩尔％以下，优选为5摩尔％以下)的可和乙酸乙烯酯共聚合的成分的共聚物进行皂化所获得的树脂。就可和乙酸乙烯酯共聚合的成分而言，可举例如不饱和羧酸(例如，包含盐、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)、乙烯醚类、不饱和磺酸盐等。此外，也可使用将皂化后的羟基进行化学修饰所获得的改性聚乙烯醇系树脂。

此外，就聚乙烯醇系树脂而言，也可使用在侧链具有1,2-二醇结构的聚乙烯醇系树脂。该在侧链具有1,2-二醇结构的聚乙烯醇系树脂，可通过如下方法等获得：例如(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亚乙酯的共聚物进行皂化及脱羧的方法、(iii)将乙酸乙烯酯与2,2-二烷基-4-乙烯基-1,3-二氧杂环戊烷的共聚物进行皂化及脱缩酮化的方法、(iv)将乙酸乙烯酯与甘油单烯丙基醚的共聚物进行皂化的方法。

本发明中使用的聚乙烯醇系树脂的重均分子量优选为10万～30万，尤其优选为11万～28万，进一步优选为12万～26万。该重均分子量若过小，则会有偏光膜的偏光度降低的倾向，若过大的话，会有偏光膜制造时的拉伸变得困难的倾向。其中，上述聚乙烯醇系树脂的重均分子量是由GPC-MALS法所测定的重均分子量。

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，更优选为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。该平均皂化度若过小，则会有偏光膜的偏光度降低的倾向。

此处，本发明中的平均皂化度是依循JIS K 6726所测定而得到的。

就本发明中使用的聚乙烯醇系树脂而言，也可并用2种以上不同改性物质、改性量、重均分子量、平均皂化度等的聚乙烯醇系树脂。

然后，使用上述聚乙烯醇系树脂来制备为制膜原液的水溶液。即，将上述聚乙烯醇系树脂使用水清洗，并使用离心分离机等进行脱水，使其成为含水率50重量％以下的聚乙烯醇系树脂湿饼(wet cake)较为理想。若含水率过大，则会有难以成为期望的水溶液浓度的倾向。

然后，将获得的聚乙烯醇系树脂湿饼与水、甘油等的增塑剂或表面活性剂等添加剂一起加入至溶解槽中，进行加温及搅拌使其溶解来制备聚乙烯醇系树脂水溶液。

聚乙烯醇系树脂水溶液中，含有如上述的聚乙烯醇系树脂，除此之外，还使其含有甘油、二甘油、三甘油、乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、三羟甲基丙烷等一般使用的增塑剂、或非离子性、阴离子性及阳离子性中的至少一种的表面活性剂的话，就光学用聚乙烯醇系薄膜的制膜性的观点而言，较为理想。上述增塑剂在聚乙烯醇系树脂水溶液中的含量，优选为水溶液整体的1～20重量％。

在本发明中，为了减低光学用聚乙烯醇系薄膜的气泡，有效的是，针对在该溶液制备工序(α)中所配混的表面活性剂，将下列5点进行优化：

(i)表面活性剂的种类、

(ii)表面活性剂的配混量、

(iii)表面活性剂的配混顺序、

(iv)表面活性剂的溶解方法、

(v)使表面活性剂溶解而得到的聚乙烯醇系树脂水溶液的保存方法。

这些与表面活性剂相关的优化中，关于表面活性剂的(i)种类、(ii)配混量、(iv)溶解方法至今已有人提出数种提案，但关于表面活性剂的(iii)配混顺序及(v)聚乙烯醇系树脂水溶液的保存方法的优化，现状是尚未有人提出有效果的提案，尤其是关于(iii)配混顺序，很难说已优化。

一般而言，配混表面活性剂是为了促进聚乙烯醇系树脂均匀地溶解于水，但本发明人等发现该表面活性剂的一部分会因为加热而分解，产生的低沸点的有机系分解物会发泡而导致薄膜的气泡增加。此外，也发现即使表面活性剂一开始是溶解于水溶液中，有时在后续的冷却或脱水等过程中会以液滴的形式分离，该情况也会使薄膜的气泡增加。然后，本发明人等发现若适当地设计上述(i)～(v)，可减少该气泡或液滴。

另外，一般而言在制备聚乙烯醇系树脂水溶液时，会使用非离子性表面活性剂及阴离子性表面活性剂。

就上述非离子性表面活性剂而言，可举例如聚氧乙烯己基醚、聚氧乙烯庚基醚、聚氧乙烯辛基醚、聚氧乙烯壬基醚、聚氧乙烯癸基醚、聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯十四烷基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯二十烷基醚、聚氧乙烯油基醚、椰子油还原醇环氧乙烷加成物、牛脂还原醇环氧乙烷加成物等的聚氧乙烯烷基醚；己酸单或二乙醇酰胺、辛酸单或二乙醇酰胺、癸酸单或二乙醇酰胺、月桂酸单或二乙醇酰胺、棕榈酸单或二乙醇酰胺、硬脂酸单或二乙醇酰胺、油酸单或二乙醇酰胺、椰子油脂肪酸单或二乙醇酰胺、或将这些乙醇酰胺以丙醇酰胺、丁醇酰胺等替代的高级脂肪酸烷醇酰胺；己酸酰胺、辛酸酰胺、癸酸酰胺、月桂酸酰胺、棕榈酸酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺等的高级脂肪酰胺；羟基乙基月桂基胺；聚氧乙烯己胺、聚氧乙烯庚胺、聚氧乙烯辛胺、聚氧乙烯壬胺、聚氧乙烯癸胺、聚氧乙烯十二胺、聚氧乙烯十四胺、聚氧乙烯十六胺、聚氧乙烯十八胺、聚氧乙烯油胺、聚氧乙烯二十胺等的聚氧乙烯烷基胺；聚氧乙烯己酸酰胺、聚氧乙烯辛酸酰胺、聚氧乙烯癸酸酰胺、聚氧乙烯月桂酸酰胺、聚氧乙烯棕榈酸酰胺、聚氧乙烯硬脂酸酰胺、聚氧乙烯油酸酰胺等的聚氧乙烯高级脂肪酸酰胺；二甲基月桂基氧化胺、二甲基硬脂基氧化胺、二羟乙基月桂基氧化胺等氧化胺等。这些可单独使用或并用二种以上。

就上述阴离子性表面活性剂而言，例如，就硫酸酯盐型而言，可列举硫酸己酯钠、硫酸庚酯钠、硫酸辛酯钠、硫酸壬酯钠、硫酸癸酯钠、硫酸十二酯钠、硫酸十四酯钠、硫酸十六酯钠、硫酸十八酯钠、硫酸二十酯钠、或它们的钾盐、钙盐、铵盐等硫酸烷基酯盐；聚氧乙烯己基醚硫酸钠、聚氧乙烯庚基醚硫酸钠、聚氧乙烯辛基醚硫酸钠、聚氧乙烯壬基醚硫酸钠、聚氧乙烯癸基醚硫酸钠、聚氧乙烯十二烷基醚硫酸钠、聚氧乙烯十四烷基醚硫酸钠、聚氧乙烯十六烷基醚硫酸钠、聚氧乙烯十八烷基醚硫酸钠、聚氧乙烯二十烷基醚硫酸钠、或它们的钾盐、铵盐等的聚氧乙烯烷基醚硫酸盐；聚氧乙烯己基苯基醚硫酸钠、聚氧乙烯庚基苯基醚硫酸钠、聚氧乙烯辛基苯基醚硫酸钠、聚氧乙烯壬基苯基醚硫酸钠、聚氧乙烯癸基苯基醚硫酸钠、聚氧乙烯十二烷基苯基醚硫酸钠、聚氧乙烯十四烷基苯基醚硫酸钠、聚氧乙烯十六烷基苯基醚硫酸钠、聚氧乙烯十八烷基苯基醚硫酸钠、聚氧乙烯二十烷基苯基醚硫酸钠、或它们的钾盐、铵盐等的聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐；己酸乙醇酰胺硫酸钠、辛酸乙醇酰胺硫酸钠、癸酸乙醇酰胺硫酸钠、月桂酸乙醇酰胺硫酸钠、棕榈酸乙醇酰胺硫酸钠、硬脂酸乙醇酰胺硫酸钠、油酸乙醇酰胺硫酸钠或它们的钾盐，或进一步为以丙醇酰胺、丁醇酰胺替代这些乙醇酰胺等的高级脂肪酸烷醇酰胺硫酸酯盐；硫酸化油；高级醇乙氧基硫酸盐；单甘油硫酸盐(monoglysulfate)等。此外，在上述硫酸酯盐型以外，还可列举脂肪酸皂、N-酰基氨基酸及其盐、聚氧乙烯烷基酯羧酸盐、酰基化肽等羧酸盐型；烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、萘磺酸的盐甲醛缩聚物、三聚氰胺磺酸的盐甲醛缩合物、磺基琥珀酸二烷基酯盐、磺基琥珀酸烷基酯二盐、聚氧乙烯烷基磺基琥珀酸二盐、磺基乙酸烷基酯盐、α-烯烃磺酸盐、N-酰基甲基牛磺酸盐、二甲基-5-磺基间苯二甲酸钠盐等的磺酸盐型；聚氧乙烯烷基醚磷酸盐、聚氧乙烯烷基苯基醚磷酸盐、磷酸烷基酯盐等的磷酸酯盐型等。这些可单独使用或并用二种以上。

关于上述(i)的表面活性剂的种类，在本发明中，并用非离子性表面活性剂及阴离子性表面活性剂较为理想。在单独使用非离子性表面活性剂的情况及单独使用阴离子性表面活性剂的情况的任一情况中，有聚乙烯醇系树脂变得难溶于水，光学用聚乙烯醇系薄膜的气泡增加且雾度增加的倾向。

上述(ii)的表面活性剂的配混量相对于聚乙烯醇系树脂100重量份，优选为0.15重量份以下，尤其优选为0.1重量份以下，进一步优选为0.07重量份以下。此外，优选的下限为0.01重量份。

若该表面活性剂的配混量过多，则会有在溶解工序中表面活性剂不容易充分溶解的倾向，即使溶解也容易在制膜时析出，故有聚乙烯醇系薄膜的气泡增加，且雾度增大的倾向。

关于上述(iii)的表面活性剂的配混顺序，在使用多种表面活性剂时其配混顺序是按阴离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂的顺序配混至溶解槽中较为理想，特别理想是将非离子性表面活性剂的配混分成两阶段，按非离子性表面活性剂、阴离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂的顺序配混。

阴离子性表面活性剂若在最后添加，则会有在溶解工序中表面活性剂无法充分溶解的倾向，且即使溶解了也容易在制膜时析出，故有聚乙烯醇系薄膜的气泡增加，且雾度增大的倾向。

关于上述(iv)的表面活性剂的溶解方法，该溶解工序就溶解性的观点而言，在具备上下循环流产生型搅拌叶的溶解槽中吹入水蒸气来进行较为理想。具体而言，优选为在溶解槽中吹入水蒸气，在槽内温度成为40～80℃的时间点开始进行搅拌，并进一步地吹入水蒸气，在槽内温度为90～100℃时进行溶解的方法。

在槽内温度成为90～100℃的时间点，进一步地吹入水蒸气将槽内加压至0.1～1MPa，并在槽内温度130～150℃进行加压溶解的方法特别理想。

该加压溶解优选为在130～150℃进行1～10小时。若该加压溶解温度过低的话，会有聚乙烯醇系树脂、或表面活性剂无法充分地溶解，光学用聚乙烯醇系薄膜的雾度增大的倾向，过高的话，会有产生聚乙烯醇系树脂、或表面活性剂的分解物，光学用聚乙烯醇系薄膜的气泡增加的倾向。此外，若该加压溶解时间过短的话，会有聚乙烯醇系树脂、或表面活性剂无法充分地溶解，光学用聚乙烯醇系薄膜的雾度增大的倾向，若过长的话，会有产生聚乙烯醇系树脂、或表面活性剂的分解物，光学用聚乙烯醇系薄膜的气泡增加的倾向。

上述表面活性剂的溶解后，因应需求可由水蒸气的排气或水的添加来调整聚乙烯醇系树脂水溶液的浓度以使其成为期望浓度。该聚乙烯醇系树脂水溶液的树脂浓度优选为15～60重量％，尤其优选为18～55重量％，进一步优选为20～50重量％。若树脂浓度过低的话，会有薄膜的干燥负荷变大的倾向，若过高的话，会有粘度变得过高而难以均匀地溶解的倾向。

关于上述(v)使表面活性剂溶解而得到的聚乙烯醇系树脂水溶液的保存方法，一般而言使表面活性剂溶解后而得到的聚乙烯醇系树脂水溶液在供应至制膜工序(γ)前，会先暂时保存于保存槽中，而该保存优选在加热状态下进行。

保存温度优选为100～150℃，尤其优选为110～145℃，进一步优选为120～140℃。该保存温度若过低的话，会有聚乙烯醇系树脂、或表面活性剂容易析出，光学用聚乙烯醇系薄膜的雾度增大的倾向，若过高的话，会有产生聚乙烯醇系树脂、或表面活性剂的分解物，光学用聚乙烯醇系薄膜的气泡增加的倾向。

此外，保存时间优选为30小时以内，尤其优选为25小时以内，进一步优选为1～20小时。该保存时间若过短的话，会有光学用聚乙烯醇系薄膜的气泡增加的倾向，若过长的话，会有产生聚乙烯醇系树脂、或表面活性剂的分解物，光学用聚乙烯醇系薄膜的气泡增加的倾向。

如此可获得本发明中使用的聚乙烯醇系树脂水溶液。

[前处理工序(β)]

接下来针对上述前处理工序(β)进行说明。前处理工序(β)是将获得的聚乙烯醇系树脂水溶液进行消泡处理及过滤处理的工序。在本发明的制造方法中最大的特征是该前处理工序(β)，其特征具体而言是聚乙烯醇系树脂水溶液的(vi)消泡方法及(vii)过滤方法的2种方法。关于它们，现状是还没有人提出有效的提案，尤其关于(vi)消泡方法，很难说已优化。

关于上述(vi)消泡方法，考虑生产性的观点，使用具有通气孔的双螺杆挤出机进行消泡较为理想，考虑消泡效率的观点，使用具有通气孔的双螺杆挤出机通过100～130℃的发泡工序及90～100℃的蒸气排出工序来进行特别理想。气泡排出用的上述通气孔理所当然地设置于蒸气排出工序中。

该发泡工序的温度优选为100～130℃，尤其优选为100～120℃，进一步优选为100～115℃。若该发泡工序的温度过低的话，会有变得难以从通气孔排出气体的倾向，相反地，若过高的话，会有光学用聚乙烯醇系薄膜的气泡增加的倾向。

此外，蒸气排出工序的温度优选为90～100℃，尤其优选为92～98℃。该上述排出工序的温度不管是过低还是过高，都会有气泡增加的倾向。

关于上述(vii)过滤方法，可使用通常的盘滤器进行过滤，在本发明中就过滤效率的观点，使用网孔不同的多个盘滤器进行2阶段以上的过滤处理较为理想。就过滤效率更好的观点，使用网孔不同的3种盘滤器，进行粗网孔/中网孔/收尾的3阶段的过滤处理特别理想。此时，就粗网孔的盘滤器而言，优选为网孔10～100μm的盘滤器，就中网孔的盘滤器而言，优选为网孔1～50μm的盘滤器，就收尾的盘滤器而言，优选为网孔0.1～10μm的盘滤器。

如此经由前处理工序(β)，而经前处理的聚乙烯醇系树脂水溶液会迅速地供予制膜。

[制膜工序(γ)]

接下来针对上述制膜工序(γ)进行说明。制膜工序(γ)是将经前处理的水溶液排出至浇铸模并流延来进行制膜的工序，为了减低光学用聚乙烯醇系薄膜的气泡，有效的是在该制膜工序(γ)中(viii)将聚乙烯醇系树脂水溶液以特定的温度条件流延至浇铸模来进行制膜。

首先，经过滤的聚乙烯醇系树脂水溶液每次以一定量导入至T型缝模，排出至浇铸鼓(鼓型辊)、环形带等浇铸模，考虑增宽增长薄型化等的观点，排出至浇铸鼓较为理想。

以下，以使用浇铸鼓作为浇铸模的情况作为例子来进行说明，但本发明并不限于此。

在本发明中使用的浇铸鼓的表面粗糙度Ra优选为5～20nm，尤其优选为6～17nm，进一步优选为7～15nm。若表面粗糙度Ra过小的话，会有浇铸鼓表面与膜之间的密合性降低，在聚乙烯醇系薄膜产生凹陷的倾向，若过大，则会有水溶液容易在浇铸鼓表面的粗糙部分发泡，聚乙烯醇系薄膜的气泡增加的倾向。

上述浇铸鼓的表面粗糙度Ra以如下述的方式进行测定。亦即使用KEYENCECORPORATION制激光聚焦显微镜VK-9700(测定长度0.1mm、物镜50倍)，测定浇铸鼓的任意3处的表面粗糙度Ra，使它们的平均值为表面粗糙度。

浇铸鼓的直径优选为2～5m，尤其优选为3～4m。若浇铸鼓的直径过小，则会有干燥长度不足而生产性降低的倾向，若过大，则会有设备负荷增大的倾向。

浇铸鼓的宽度优选为2～7m，尤其优选为3～6m。浇铸鼓的宽度若过窄，则会有生产性降低的倾向，若超过7m，则会有设备负荷增大的倾向。

浇铸鼓的旋转速度优选为5～30m/分钟，尤其优选为6～20m/分钟。若旋转速度过慢，则会有生产性降低的倾向，若过快，则会有干燥不足的倾向。

从T型缝模排出的聚乙烯醇系树脂水溶液的温度T1(℃)优选为70～100℃，尤其优选为80～90℃。若温度过低，则会有流动不良的倾向，若过高，则会有容易造成发泡的倾向。

浇铸鼓表面的温度T2(℃)优选为50～99℃，尤其优选为60～98℃，进一步优选为70～97℃。若该表面温度过低，则会有干燥不良的倾向，若过高，则会有水溶液发泡，而薄膜中的气泡增加的倾向。

在本发明中，从T型缝模排出的聚乙烯醇系树脂水溶液的温度T1(℃)与浇铸鼓表面的温度T2(℃)的温度差ΔT(＝|T1-T2|)(℃)优选为4℃以下，尤其优选为3℃以下，进一步优选为2℃以下。为绝对值的温度差ΔT(℃)若过大，则会有薄膜中的气泡增加的倾向。另外，据推测该气泡不仅有由水蒸气产生的，还有由溶解于水溶液中的气体所产生的。就溶解的气体而言，包含氧气或氮气，除此之外，也包含为表面活性剂的分解物的有机气体。

另外，就薄膜厚度的精度的观点，浇铸鼓表面的温度波动优选为5℃以内，尤其优选为3℃以内，进一步优选为2℃以内。

[干燥工序(δ)]

如此进行本发明的制造方法中的制膜工序(γ)，制膜而得到的薄膜从浇铸鼓剥离，并供于干燥。

针对上述干燥工序(δ)详细说明。该干燥工序(δ)是将上述制膜而得到的薄膜加热来进行干燥的工序。

上述利用加热的干燥方法，是使制膜而得到的薄膜的正面与背面交替地与多个金属制加热辊(以下称其为“热辊”。)接触来进行的方法较为理想。热辊的表面温度通常为40～150℃，优选为50～140℃。该表面温度若过低的话，会有干燥不良的倾向，若过高的话，会有过度干燥，并导致起伏等外观不良的倾向。

[热处理工序]

进一步地，在利用上述热辊等的干燥工序(δ)后，可因应需求进行热处理。就热处理方法而言，可列举由浮动式干燥器对于薄膜的两面吹送热风的方法(以下有时将其记载为“浮动式法”。)或以红外线灯照射近红外线的方法等。其中，就可使光学用聚乙烯醇系薄膜两面的干燥状态均匀的观点，优选通过浮动式法来进行，就光学用聚乙烯醇系薄膜的平坦性的观点，尤其优选为使薄膜宽度每1m的夹持之间的张力为1～10N的浮动式法特别理想。该热处理温度通常为70～150℃。若热处理温度过低，会有光学用聚乙烯醇系薄膜的耐水性不足的倾向，若过高，则会有偏光膜制造时的拉伸性降低的倾向。

[光学用聚乙烯醇系薄膜]

上述干燥工序(δ)后，因应需求进一步地经由热处理工序，而获得长条的本发明的光学用聚乙烯醇系薄膜。该光学用聚乙烯醇系薄膜通过从薄膜的宽度方向的两端部切开，卷绕于芯管成为卷状来制作薄膜卷绕体。

如此可获得本发明的光学用聚乙烯醇系薄膜。

本发明的光学用聚乙烯醇系薄膜的厚度优选为60μm以下，考虑避免破裂的观点，尤其优选为15～45μm。厚度若过厚，会有偏光膜的薄型化变得困难的倾向。

就偏光膜的大面积化的观点，本发明的光学用聚乙烯醇系薄膜有必要为宽度2m以上，优选为宽度3m以上，更优选为宽度4m以上，尤其优选为宽度4～7m。

就提高偏光膜的生产性的观点，本发明的光学用聚乙烯醇系薄膜有必要为长度4km以上，考虑对应偏光膜进而液晶画面的大面积化的观点，优选为长度5km以上，考虑输送性的观点，进一步优选为5～30km。

本发明的光学用聚乙烯醇系薄膜优选为雾度0.2％以下，尤其优选为0.15％以下，进一步优选为0.1％以下。若雾度超过上限值，则会有偏光膜的光线透射率降低的倾向。

本发明的光学用聚乙烯醇系薄膜缺陷少，适宜使用作为偏光膜的原卷薄膜。

[偏光膜的制造方法]

此处针对使用本发明的光学用聚乙烯醇系薄膜来获得偏光膜的制造方法进行说明。

本发明的偏光膜是将上述光学用聚乙烯醇系薄膜从上述薄膜卷绕体拉出并沿水平方向输送，经溶胀、染色、硼酸交联、拉伸、清洗、干燥等工序来进行制造的。

溶胀工序在染色工序前施行。通过溶胀工序，可清洗光学用聚乙烯醇系薄膜表面的污垢，此外也有通过使光学用聚乙烯醇系薄膜溶胀来防止染色不均匀等的效果。在溶胀工序中，通常使用水作为处理液。上述处理液只要主成分为水即可，亦可加入少量的碘化物、表面活性剂等添加物、醇等。溶胀浴的温度通常为10～45℃左右，浸渍到溶胀浴的时间通常为0.1～10分钟左右。

染色工序通过使光学用聚乙烯醇系薄膜与含有碘或二色性染料的液体接触来进行。通常使用碘-碘化钾的水溶液，碘的浓度适合为0.1～2g/L，碘化钾的浓度适合为1～100g/L。染色时间实用上为30～500秒左右。处理浴的温度优选为5～50℃。水溶液中含有水溶剂，除此之外还可少量含有与水具有相溶性的有机溶剂。

硼酸交联工序是使用硼酸或硼砂等硼化合物来进行的。硼化合物以水溶液或水-有机溶剂混合液的形态，并以浓度为10～100g/L左右来使用，就使偏光性能稳定的观点，使液中有碘化钾共存较为理想。处理时的温度优选为30～70℃左右，处理时间优选为0.1～20分钟左右，此外，因应需求亦可在处理中进行拉伸操作。

拉伸工序优选为沿单一轴方向(流动方向)拉伸3～10倍，更优选为拉伸3.5～6倍。此时，在相对于拉伸方向为垂直的方向进行一些拉伸(防止宽度方向的收缩的程度或其以上的拉伸)亦无妨。拉伸时的温度优选为30～170℃。进一步地，拉伸倍率在最后设定为上述范围内即可，拉伸操作不仅限一次，可在偏光膜制造工序中实施多次。

清洗工序例如通过将光学用聚乙烯醇系薄膜浸渍于水、或碘化钾等碘化物的水溶液中来进行，可除去产生在该光学用聚乙烯醇系薄膜的表面的析出物。使用碘化钾水溶液时碘化钾浓度为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秒钟，优选为10～240秒钟。其中，可适当地组合水清洗及利用碘化钾水溶液的清洗。

干燥工序例如将上述光学用聚乙烯醇系薄膜于空气中在40～80℃干燥1～10分钟。

如此可获得本发明的偏光膜。本发明的偏光膜的偏光度优选为99.8％以上，更优选为99.9％以上。若偏光度过低的话，会有无法确保液晶显示器的对比度的倾向。

此外，一般而言，由在2片偏光膜以其取向方向为同一方向的状态下叠置，以波长λ测定而得到的光线透射率(H11)，及在2片偏光膜以其取向方向为相互垂直的方向的状态下叠置，以波长λ测定而得到的光线透射率(H1)，根据下式算出偏光度。

偏光度＝[(H₁₁-H₁)/(H₁₁+H₁)]^1/2

进一步地，本发明的偏光膜的单体透射率优选为42％以上，更优选为43％以上。该单体透射率若过低，则会有无法达成液晶显示器的高亮度化的倾向。

单体透射率是使用分光亮度计测定偏光膜单体的光线透射率而得到的值。

本发明的偏光膜适合用于制造无显示缺陷的偏光板。

此处，针对本发明的偏光板的制造方法进行说明。

[偏光板的制造方法]

通过在本发明的偏光膜的单面或两面介由粘接剂贴合光学上为各向同性的树脂薄膜作为保护薄膜来制作上述偏光板。就保护薄膜而言，可举例如三乙酸纤维素、二乙酸纤维素、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材。

贴合方法可由公知方法进行，例如通过将液状的粘接剂组成物均匀地涂布于偏光膜、保护薄膜、或这两者后，将两者粘贴在一起并压接，加热或照射活性能量射线来进行。

此外，也可在偏光膜的单面或两面涂布氨基甲酸酯系树脂、丙烯酸系树脂、尿素树脂等固化性树脂，并使其固化形成固化层而制成偏光板。通过如此方式进行制作，则上述固化层可替代上述保护薄膜，可达成薄膜化。

使用了本发明的光学用聚乙烯醇系薄膜的偏光膜或偏光板无显示缺陷或无色彩不均匀，可理想地使用于便携信息终端设备、计算机、电视、投影机、广告牌、桌上型电子计算器、电子钟、文字处理器、电子纸、游戏机、录放机、照相机、相框、温度计、音响、汽车或机械类的仪表等液晶显示设备、太阳眼镜、防眩光眼镜、立体眼镜、穿戴式显示器、显示组件(CRT、LCD、有机EL、电子纸等)用抗反射层、光纤通讯设备、医疗设备、建筑材料、玩具等。

实施例

以下列举实施例来更具体地说明本发明，本发明在不超过其要旨的情况下并不仅限定于以下的实施例。

以下的实施例及比较例中的光学用聚乙烯醇系薄膜、偏光膜的各物性的测定及评价如下述的方式来进行。

<评价方法>

(1)直径50μm以上的气泡的数目(个/m²)

一边将获得的光学用聚乙烯醇系薄膜从薄膜卷绕体卷出，边通过自动异物检查装置检测在宽度4m×长度4km范围的直径50μm以上的异物(亮点缺陷)，从检测出的异物的放大照片找出直径50μm以上的气泡，算出气泡的总数。通过将该总数除以面积16,000m²来算出气泡的数目(个/m²)。其中，当气泡的形状为椭圆形的情况，将(长径+短径)/2视为直径。

自动异物检查装置详细的设定条件如同下述。

照明：透射型、角度90°(垂直于薄膜)、距离300mm、光源卤素灯150W

检测：CCD照相机20台、位置483mm、5000像素/台、分辨率48μm/像素(pixel)、50mm透镜(F2.8)

(2)雾度(％)

从获得的光学用聚乙烯醇系薄膜切出10片50mm×50mm的试验片，使用日本电色公司制雾度计NDH-2000进行测定，使10片的平均值为雾度(％)。

(3)显示缺陷数(个)

从获得的偏光膜切出10片长度1m×宽度1m的试验片，在15,000勒克斯(lx)的环境下以目视检查来测定100μm以上的大小的显示缺陷的总数(个)。

(4)偏光度(％)、单体透射率(％)

从获得的偏光膜切出25块4cm×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(％)及单体透射率(％)，取其平均值。

(5)色彩不均匀

从获得的偏光膜切出长度30cm×宽度30cm的试验片，以45°的角度夹在正交偏光状态的2片偏光板(单体透射率43.5％、偏光度99.9％)之间后，使用表面照度14,000勒克斯(lx)的灯箱，以透射模式观察光学上的色彩不均匀，按照以下的基准进行评价。

(评价基准)

○…无色彩不均匀

△…有些许的色彩不均匀

×…明确地有色彩不均匀

<实施例1>

(光学用聚乙烯醇系薄膜的制造)

将重均分子量142,000、皂化度99.8摩尔％的聚乙烯醇系树脂1,000kg、水2,500kg、作为阴离子性表面活性剂的硫酸十二酯钠0.2kg(相对于树脂为0.02重量％)加入至加压溶解罐中于90℃进行搅拌后，加入作为非离子性表面活性剂的聚氧乙烯十二烷基醚0.2kg(相对于树脂为0.02重量％)、作为增塑剂的甘油100kg，并在吹入水蒸气加压的状态下进行升温，于140℃搅拌8小时均匀溶解而获得聚乙烯醇系树脂水溶液(树脂浓度25重量％)。

然后，将该聚乙烯醇系树脂水溶液在保存槽中于140℃保存18小时后，使用具有通气孔的双螺杆挤出机，经由发泡工序及蒸气排气工序进行消泡。上述发泡工序及蒸气排气工序中的各消泡温度如同下述。

发泡工序：105℃

蒸气排出工序：95℃

接着，将该聚乙烯醇系树脂水溶液从T型缝模排出口排出(排出速度1.9m/分钟)至旋转的浇铸鼓并流延来制膜。制膜条件如同下述。

从T型缝模排出的聚乙烯醇系树脂水溶液的温度T1：90℃

浇铸鼓表面的温度T2：88℃(温度波动在1℃以内)

温度差ΔT(＝|T1-T2|)：2℃

然后，将制膜而得到的薄膜从浇铸鼓剥离，在使该薄膜的正面与背面交替地与多个热辊接触来进行干燥后，使用浮动式干燥器来进行热处理，获得厚度45μm、宽度5m、长度5km的光学用聚乙烯醇系薄膜。

最后通过将获得的光学用聚乙烯醇系薄膜的薄膜两端部切开并卷绕于芯管成为卷状，获得薄膜卷绕体。将获得的光学用聚乙烯醇系薄膜的特性表示于表3。

(偏光膜的制造)

将获得的上述光学用聚乙烯醇系薄膜从上述卷绕体拉出，使用运送辊沿水平方向运送，首先浸渍于水温25℃的水槽使其边溶胀边沿流动方向(MD)拉伸为1.7倍。然后，浸渍于由碘0.5g/L、碘化钾30g/L构成的28℃的水溶液中边进行染色边沿流动方向(MD)拉伸为1.6倍，接着浸渍在组成为硼酸40g/L、碘化钾30g/L的水溶液(55℃)中，边进行硼酸交联边沿流动方向(MD)进行单轴拉伸，拉伸为2.1倍。最后以碘化钾水溶液进行清洗，以60℃干燥2分钟而获得总拉伸倍率5.8倍的偏光膜。获得的偏光膜的特性表示于下述表3。

<实施例2～5、比较例1～4>

由下述表1及表2表示的条件进行制造，除此以外，以与实施例1相同的方式来获得光学用聚乙烯醇系薄膜及偏光膜。获得的光学用聚乙烯醇系薄膜及偏光膜的特性如下述表3所示。

[表1]

[表2]

[表3]

从结果可得知，实施例1～5的光学用聚乙烯醇系薄膜的气泡数在本发明的特定的范围内，故获得的偏光膜的显示缺陷少，反观比较例1～4的光学用聚乙烯醇系薄膜的气泡数在本发明的特定的范围外，故获得的偏光膜的显示缺陷多。

在上述实施例中展示有关本发明的具体方式，但上述实施例仅为单纯的示例，并没有限定的含意。对本领域技术人员而言显而易见的各种变化，均意欲包括于本发明的范围内。

产业上的可利用性

使用了本发明的光学用聚乙烯醇系薄膜而获得的偏光膜或偏光板，显示缺陷少且偏光性能也优良，故可理想地使用于便携信息终端设备、计算机、电视、投影机、广告牌、桌上型电子计算器、电子钟、文字处理器、电子纸、游戏机、录放机、相机、相框、温度计、音响、汽车或机械类的仪表等液晶显示设备、太阳眼镜、防眩光眼镜、立体眼镜、穿戴式显示器、显示组件(CRT、LCD、有机EL、电子纸等)用抗反射层、光纤通讯设备、医疗设备、建筑材料、玩具等。

Claims (5)

1.一种光学用聚乙烯醇系薄膜的制造方法，其特征在于，所述光学用聚乙烯醇系薄膜是宽度2m以上且长度4km以上的聚乙烯醇系薄膜，每块以宽度A×长度B所围出的面积中含有的直径50μm以上的气泡数为0.01个/m²以下，其中，A≥2m且B≥4km，

所述方法具备以下的工序：

溶液制备工序，将聚乙烯醇系树脂与表面活性剂溶解于水中来制备聚乙烯醇系树脂水溶液；

消泡过滤工序，将所述聚乙烯醇系树脂水溶液进行消泡处理及过滤处理；

制膜工序，将经所述消泡及过滤的聚乙烯醇系树脂水溶液从T型缝模排出至浇铸模并流延来进行制膜；以及

干燥工序，使该制膜而得到的薄膜干燥，

所述消泡处理是使用具有通气孔的双螺杆挤出机来进行的，包含100~130℃的发泡工序及90~100℃的蒸气排出工序。

2.根据权利要求1所述的光学用聚乙烯醇系薄膜的制造方法，其特征在于，在所述制膜工序中，从T型缝模排出的聚乙烯醇系树脂水溶液的温度T1(℃)与浇铸模表面的温度T2(℃)之间的温度差ΔT(℃)以绝对值计为4℃以下。

3.根据权利要求1或2所述的光学用聚乙烯醇系薄膜的制造方法，其特征在于，所述光学用聚乙烯醇系薄膜的雾度为0.2%以下。

4.根据权利要求1或2所述的光学用聚乙烯醇系薄膜的制造方法，其特征在于，所述光学用聚乙烯醇系薄膜的宽度为4m以上。

5.根据权利要求1或2所述的光学用聚乙烯醇系薄膜的制造方法，其特征在于，所述光学用聚乙烯醇系薄膜的厚度为45μm以下。