CN1311025C - 聚乙烯醇系聚合物薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明是提供一种聚乙烯醇系聚合物薄膜,其在薄膜的全长范围具有表面粗糙化程度低且平滑的切断端面,在长度方向单向拉伸时不发生切断端部的龟裂或薄膜的破裂,适宜作为制造偏振光薄膜的半成品薄膜。本发明还提供使用旋转的圆刃将聚乙烯醇系聚合物薄膜沿长度方向切断而得到所述薄膜的方法。
Description
技术领域
本发明是关于沿薄膜的长度方向具有平滑的切断端面的聚乙烯醇系聚合物薄膜、以及为了得到这样的聚乙烯醇系聚合物薄膜的聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法。本发明的聚乙烯醇系聚合物薄膜,由于沿长度方向的切断端面平滑且表面粗糙化程度极小,因此在长度方向拉伸薄膜时,具有极不易发生薄膜的切断端部的龟裂及伴随其的薄膜的破裂这样的优良特性,利用这样的优良特性,以偏振光薄膜为首,能够在伴随拉伸处理的薄膜用途中有效地使用。
背景技术
具有光的透过和遮蔽功能的偏振光板,与具有光开关功能的液晶都是液晶显示器(LCD)的基本的构成元件。该LCD的应用领域,也从开发初期时候的台式电子计算器和手表等小型机器,扩大到近年来的笔记本型计算机、文字处理机、液晶彩色投影仪、车载用导航系统、液晶电视、个人电话和室内外的计测机器等广泛范围的领域,从这一方面来说,要求更高品质且低价格的偏振光板。
偏振光板,一般是通过将聚乙烯醇系聚合物薄膜在染色后单向拉伸、或者一边染色一边单向拉伸、或者在单向拉伸后染色而制造被染色的单向拉伸薄膜,用硼化合物将其固定处理的方法,或者在所述的单向拉伸和染色处理时,通过与染色同时用硼化合物进行固定处理的方法等而制成偏振光薄膜后,在该偏振光薄膜的表面贴合三醋酸纤维素(TAC)薄膜、醋酸-丁酸纤维素(CAB)薄膜等保护膜来制造。
在制造偏振光板时,为了降低生产成本等,广泛采用使用将长条聚乙烯醇系聚合物薄膜卷绕成辊状的半成品薄膜,连续进行单向拉伸、染色、固定、保护膜的贴合等工序的方法。
聚乙烯醇系聚合物薄膜,制膜后的聚乙烯醇系聚合物薄膜因宽度方向的两端部与中央部的厚度不同,或干燥程度不同,所以如果以保留宽度方向两端部的状态进行单向拉伸,就难以进行稳定的拉伸,因此一般是切断去除薄膜的宽度方向的两端部后卷绕成辊状来供给到偏振光板制造厂等需求方。
另外,为了提供符合偏振光板制造厂等需求方要求的薄膜宽度的薄膜,也可以根据需要将制膜的聚乙烯醇系聚合物薄膜,与切除飞边同时或者不进行飞边切除,而在薄膜的宽度方向的中央部或其他位置沿长度方向进行切断,使薄膜成为所要求的规定宽度,再将其卷绕成辊状来交给需求方。
在沿长度方向切断聚乙烯醇系聚合物薄膜时,在薄膜的长度并不那么长的情况下,即使在切断结束时,切断刀刃的磨损程度也小,与切断开始时相同而能够良好地进行薄膜的切断,在薄膜的全长范围形成平滑的切断端面。但是,近年来,交给偏振光板制造厂的聚乙烯醇系聚合物薄膜变得更加长条化,往往以大于等于3000m的长条薄膜的状态交给。
薄膜一长,在薄膜的切断中使用的切断刀刃就会逐渐地磨损,随之切断刀刃的锋利度逐渐地降低,最初是平滑的切断端面其表面粗糙化程度也逐渐地变大,产生在薄膜的全长范围不能形成平滑的切断端面这样的问题。
从聚乙烯醇系聚合物薄膜制造偏振光薄膜时,为了得到高的偏振光性能,一般以高拉伸倍率将聚乙烯醇系聚合物薄膜向长度方向进行单向拉伸,但是,如果薄膜的切断端面的表面粗糙,则在单向拉伸时表面粗糙部分就成为龟裂发生的起点而使端部发生龟裂,甚至会发生薄膜从该龟裂部分破裂这样的事故。当薄膜发生破裂的情况,需要暂时停止单向拉伸处理,去掉破裂部分后再进行拉伸处理,因而导致生产率大幅度降低,偏振光薄膜的成品率降低。从这一方面来说,要求在拉伸时不发生龟裂或破裂的、沿薄膜的全长范围具有平滑的切断端面的聚乙烯醇系聚合物薄膜。
从这一方面来说,以得到具有平滑的切断端面的聚乙烯醇系聚合物薄膜为目的,从过去就一直进行着关于聚乙烯醇系聚合物薄膜的两端部分(飞边部分)的切断方法的研究。
作为这样的现有技术,已知有如使用固定刀刃,调整聚乙烯醇系聚合物薄膜的调湿度条件、刀具形状、刀具位置来切断去除聚乙烯醇系聚合物薄膜的宽度方向的两端部的方法(专利文献1:特开2002-144418号公报);使用具有特定的刀尖角度、且由用特定材质构成的上刀刃和下刀刃组成的剪切刀刃切断聚乙烯醇系聚合物薄膜,使切断端面的表面平均粗糙度(Ra)小于等于5μm的方法(专利文献2:特开2003-12827号公报)等。
如在上述的特开2002-144418号公报和特开2003-12827号公报中记载的现有技术,虽然适合于长度不太长的聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法,但是如果用于长度大于等于1000m,特别是大于等于3000m的聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断,则切断刀刃逐渐地磨损,越是切断作业接近结束,切断刀刃的磨损就越大,薄膜的切断端面的表面粗糙化程度逐渐增大,因此难以在薄膜的整个长度形成平滑的切断端面。
具体地说,使用特开2002-144418号公报中记载的固定刀刃的方法,经常是只使用固定刀刃的1个地方进行薄膜的切断,因此刀刃的磨损非常快,刀刃的锋利度在短时间内就降低,存在薄膜的长度越大,切断端面的粗糙度就越容易逐渐变大这样的问题。
另外,采用使用剪切刀刃的特开2003-12827号公报的方法时,是一边在2个刀刃之间夹入薄膜一边由剪断进行切断的构造,因此长时间切断长长的薄膜时,刀刃的磨损变大,而存在切断端面的粗糙度逐渐变大这样的问题。
另外,近年来,随着LCD的大画面化,用于其的偏振光板也在走向大面积化,在偏振光板的制造中使用的PVA薄膜的宽度比以往变得更大,也能够制造宽度超过3m的聚乙烯醇系聚合物薄膜。随着聚乙烯醇系聚合物薄膜的宽度变大,用于制造偏振光薄膜的单向拉伸时的拉伸张力也变大,导致容易残生薄膜的宽度方向的端部发生龟裂、以发生的龟裂为起点的薄膜的破裂这种问题。从这一方面来说,也强烈要求具有比以往更平滑的切断端面的聚乙烯醇系聚合物薄膜和为了得到其的切断方法。
但是,至今没有在大于等于1000米、特别是在数千米的长度具有平滑的切断端面的聚乙烯醇系聚合物薄膜、及为了得到这样的薄膜的切断方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种长条的聚乙烯醇系聚合物薄膜,其在薄膜的全长范围具有表面粗糙化程度低且平滑的切断端面,并且在长度方向拉伸时也不会发生薄膜的切断端部的龟裂及以龟裂为起点的薄膜的破裂等,能够顺利地进行为了制造偏振光薄膜等的拉伸工序。
进而,本发明的目的是提供,能够在薄膜的全长范围形成表面粗糙化程度低且平滑的切断端面的聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法。
本发明人等为了达到上述的目的而反复进行了种种研究。结果发现,在沿聚乙烯醇系聚合物薄膜的长度方向进行切断时,如果使用旋转的圆刃来代替固定刀刃和剪切刀刃来一边输送长条的聚乙烯醇系聚合物薄膜一边进行切断,就能够得到在薄膜的全长范围具有表面粗糙化程度极低且平滑的切断端面的聚乙烯醇系聚合物薄膜。
本发明人等还发现,如果此时并不采用驱动装置等积极地驱动旋转圆刃,而是随着薄膜的输送自由旋转来进行切断,薄膜的切断就平滑地进行,而且圆刃的磨损也变得极少,聚乙烯醇系聚合物薄膜的长度即使如大于等于3000m,直至最后也能够进行良好的切断,能够得到在薄膜的全长范围具有平滑的切断端面的薄膜。
另外,本发明人等还发现,当上述的切断时,圆刃的直径如果是大于等于40mm,能够进一步降低圆刃的磨损,能够进一步良好地进行长条的聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断。
进而,本发明人等还发现,在使用旋转的圆刃沿长度方向切断聚乙烯醇系聚合物薄膜时,从切断的稳定性等角度考虑,优选使用在辊轴方向交错地具有薄膜接触的大直径部和薄膜不接触的小直径部的带沟辊,使聚乙烯醇系聚合物薄膜一边接触带沟辊的大直径部的表面来输送,一边由在带沟辊的小直径部的位置旋转的圆刃将聚乙烯醇系聚合物薄膜沿长度方向进行切断的方法。并且,此时优选使聚乙烯醇系聚合物薄膜以规定的角度接触带沟辊的圆周(用带沟辊抱薄膜),以在薄膜上施加张力的状态进行切断,就能够以稳定的状态进行切断,切断端面变得更加平滑,以及优选切断时的聚乙烯醇系聚合物薄膜的输送速度小于等于40m/min。
而且,对使用旋转的圆刃、通过上述的切断方法得到的聚乙烯醇系聚合物薄膜,调查其切断端面的表面粗糙程度的结果,发现其表面粗糙化程度与以往的切断薄膜相比极其低,具有以往所没有的极高的平滑度,在长度方向拉伸时不发生切断端部的龟裂,也没有伴随龟裂的发生的薄膜的破裂,因此基于这些种种认识而完成了本发明。
即,本发明是,
(1)一种聚乙烯醇系聚合物薄膜,其是沿薄膜的长度方向的2个端部的至少一方是通过切断刀刃形成的切断端部的长条的聚乙烯醇系聚合物薄膜,其特征在于,所述切断端部的切断端面的表面粗糙度的程度在薄膜的全长范围满足下述的式(1):
最大高度(Ry)≤50μm (1)
(式中,“最大高度(Ry)”表示JIS B 0601-1994《表面粗さ—定義》(表面粗糙度定义)中规定的“最大高度(Ry)”。)
而且,本发明是,
(2)上述(1)所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜,其中,所述切断端部的切断端面的表面粗糙度的程度在薄膜的全长范围还满足下述的式(2):
算术平均粗糙度(Ra)≤1.4μm (2)
(式中,“算术平均粗糙度(Ra)”表示JIS B 0601-1994《表面粗さ—定義》中规定的“算术平均粗糙度(Ra)”。]
(3)上述(1)或(2)所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜,其中,所述切断端部的切断端面上的“最大高度(Ry)”与“算术平均粗糙度(Ra)”之比(Ry/Ra),在薄膜的全长范围为17~40。
(4)上述(1)~(3)中的任一项所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜,其中,薄膜的长度为大于等于1000m,并被卷绕成辊状。
以及,
(5)上述(1)~(4)中的任一项所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜,其用于偏振光薄膜。
再有,本发明是,
(6)聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法,其特征在于,一边输送长条的聚乙烯醇系聚合物薄膜,一边为了形成1个切断端部而使用各1个旋转的圆刃,沿长度方向平行地切断薄膜。
进而,本发明是,
(7)上述(6)所述的切断方法,其中,利用各1个旋转的圆刃沿长度方向分别切断长条的聚乙烯醇系聚合物薄膜的宽度方向的2处,形成沿薄膜长度方向的两方的端部是通过切断形成的切断端部的聚乙烯醇系聚合物薄膜。
(8)上述(6)或(7)所述的切断方法,其中,随着长条聚乙烯醇系聚合物薄膜的输送,一边使圆刃自由旋转一边沿长度方向切断聚乙烯醇系聚合物薄膜。
(9)上述(6)~(8)中的任一项所述的切断方法,其中,圆刃的直径为大于等于40mm。
(10)上述(6)~(9)中的任一项所述的切断方法,其中,一边以小于等于40m/min的速度输送聚乙烯醇系聚合物薄膜一边由旋转的圆刃进行切断。
以及,
(11)上述(6)~(10)中的任一项所述的切断方法,其中,使聚乙烯醇系聚合物薄膜的挥发成分含量为0.1~10质量%,由旋转的圆刃在温度10~70℃进行切断。
进而,本发明是,
(12)上述(6)~(11)中的任一项所述的切断方法,其中,输送聚乙烯醇系聚合物薄膜时使用在辊轴方向交错地具有薄膜接触的大直径部和薄膜不接触的小直径部的带沟辊,一边使聚乙烯醇系聚合物薄膜接触带沟辊的大直径部的表面来输送,一边由在带沟辊的小直径部的位置旋转的圆刃沿长度方向切断聚乙烯醇系聚合物薄膜。
(13)上述(12)所述的切断方法,其中,在圆刃的刀刃部分的非锥形基部的厚度是0.05~1mm,带沟辊的辊轴方向的小直径部的宽度是圆刃的刀刃部分的非锥形基部的厚度的2~50倍。
(14)上述(12)或(13)所述的切断方法,其中,一边沿带沟辊的圆周以10°~100°的角度接触聚乙烯醇系聚合物薄膜,一边由旋转的圆刃沿长度方向切断聚乙烯醇系聚合物薄膜。
本发明的聚乙烯醇系聚合物薄膜,即使是薄膜的长度大于等于3000m这样极长的情况,也在薄膜的全长范围具有表面粗糙化程度极低且平滑的切断端面。因此,以制造偏振光薄膜等为目的而在长度方向以高拉伸倍率拉伸本发明的聚乙烯醇系聚合物薄膜时,不发生沿长度方向的切断端部的龟裂或以龟裂为起点的薄膜的破裂,能够生产率良好地连续进行拉伸工序。
本发明的聚乙烯醇系聚合物薄膜,在长度方向拉伸时不产生龟裂的发生等而能够进行均匀的拉伸,因此能够制造偏振光性能优良的偏振光薄膜。
利用本发明的切断方法的情况,即使是薄膜的长度为如大于等于3000m的极长的情况,也能够以优良的作业性、生产率良好地制造在薄膜的全长范围具有表面粗糙化程度极低且平滑的切断端面的聚乙烯醇系聚合物薄膜。
附图说明
图1是表示沿长度方向具有切断端部的本发明的聚乙烯醇系聚合物薄膜的一部分的模式图。
图2是表示沿薄膜的长度方向的切断端面的“最大高度(Ry)”和“算术平均粗糙度(Ra)”的求出方法的图。
图3是表示在本发明中使用的旋转的圆刃的一例的图(剖面图)。
图4是表示在本发明中优选使用的带沟辊的一例和使用带沟辊的PVA系聚合物薄膜的切断方法的一例的图。
图5是表示本发明的切断方法的一例的图。
图中,1是在长度方向具有切断端面的长条的聚乙烯醇系聚合物薄膜;2是旋转的圆刃;3是旋转的圆刃的刀尖尖端;4是旋转的圆刃的刀刃部分的被磨削的锥形面;4′是旋转的圆刃的刀刃部分的被磨削的锥形面;5是旋转的圆刃的刀刃部分的垂直的面;6是旋转的圆刃的刀刃部分的被磨削的锥形面;7是圆刃安装部件;8是旋转轴;9是轴承;10是带沟辊;10a是带沟辊的大直径部;10b是带沟辊的小直径部;11是辊;12是辊。
具体实施方式
以下详细地说明本发明。
本发明的聚乙烯醇系聚合物薄膜,可以是由沿薄膜的长度方向的仅一方的端部构成利用切断刀刃切断而形成的切断端部的长条的薄膜,或者是由沿薄膜的长度方向的两方的端部构成利用切断刀刃切断而形成的切断端部的长条的聚乙烯醇系聚合物薄膜中的任一种薄膜,一般来说,由沿薄膜的长度方向的两方的端部构成切断端部(以下,将“聚乙烯醇”称为“PVA”,将“聚乙烯醇系聚合物”称为“PVA系聚合物”,将“聚乙烯醇系聚合物薄膜”称为“PVA系聚合物薄膜”)。
本发明的PVA系聚合物薄膜,沿薄膜长度方向的上述切断端部的切断端面的表面粗糙度的程度,在薄膜的全长范围满足下述的式(1):
最大高度(Ry)≤50μm (1)
(式中,“最大高度(Ry)”表示JIS B 0601-1994《表面粗さ—定義》中规定的“最大高度(Ry)”。)
上述规定是指,当本发明的PVA系聚合物薄膜为如具有3000m的长度、且卷绕成辊状时,从卷绕开始(薄膜的前头部分)至卷绕结束(薄膜的末尾部分)的3000m的整个长度,其切断端部的切断端面的“最大高度(Ry)”小于等于50μm。
这里,所谓“沿薄膜的长度方向的切断端部的切断端面”是指,如图1所示,沿PVA系聚合物薄膜1的长度方向的切断端部A、A′(图1表示PVA系聚合物薄膜1的长度方向的两方的端部是切断端部的情况)中,相当于薄膜1的厚度部分的面(切断面)B、B′,从而,本发明的PVA系聚合物薄膜,在薄膜的全长范围该切断面B、B′的“最大高度(Ry)”达到小于等于50μm。
上述“最大高度(Ry)”是使用超深度形状测定显微镜等,沿切断端面的长度方向在规定长度(L)的范围测定切断端面的表面粗糙度,求出如图2所示的粗糙度曲线,作为该粗糙度曲线的平均线m(在薄膜的长度方向的平均线)的上方部分的最大高度Rp和下方部分的最大高度(最大深度)Rv的合计(Ry=Rp+Rv)而得到的值,关于其详细情况,如JIS B 0601-1994《表面粗さ—定義》中的“最大高度(Ry)”项中所记载。在本发明中,用于求出“最大高度(Ry)”的“粗糙度曲线”(如图2所示的粗糙度曲线),是指测定切断端面的厚度全体而得到的粗糙度曲线。
本发明的PVA系聚合物薄膜,由于沿薄膜的长度方向的切断端部的切断端面(以下有时简称为“切断端面”)的“最大高度(Ry)”在薄膜全长范围小于等于50μm,所以切断端面的表面粗糙化程度极低且平滑度良好。因此,在长度方向以高拉伸倍率拉伸薄膜时,不产生切断端部的龟裂的发生或伴随其的薄膜的破裂。
若PVA系聚合物薄膜的切断端面的“最大高度(Ry)”超过50μm,切断端面的表面粗糙化程度就变高,在长度方向拉伸PVA系聚合物薄膜时,容易发生龟裂或薄膜的破裂。
切断端面的最大高度(Ry)优选小于等于30μm,更优选小于等于20μm,特别优选小于等于10μm。
本发明的PVA系聚合物薄膜,优选在满足切断端面的“最大高度(Ry)”小于等于50μm这样的所述必要条件的同时,该切断端面在薄膜的全长范围具有满足下述的式(2)的“算术平均粗糙度(Ra)”:
算术平均粗糙度(Ra)≤1.4μm (2)
(式中,“算术平均粗糙度(Ra)”表示JIS B 0601-1994《表面粗さ—定義》中规定的“算术平均粗糙度(Ra)”。)
当本发明的PVA系聚合物薄膜的切断端面满足“最大高度(Ry)”小于等于50μm这样的必要条件和“算术平均粗糙度(Ra)”小于等于1.4μm这样的必要条件双方时,切断端面的平滑度更加提高,在长度方向拉伸时就更不易产生龟裂、薄膜的破裂。切断端面的“算术平均粗糙度(Ra)”更优选小于等于1.2μm,进一步优选小于等于1.0μm。
在此,上述“算术平均粗糙度(Ra)”是使用超深度形状测定显微镜等,沿切断端面的长度方向在规定长度(L)的范围测定切断端面的表面粗糙度,求出如图2所示的粗糙度曲线,以该粗糙度曲线的平均线m(薄膜的长度方向的平均线)的方向(薄膜的长度方向)为X轴,以与X轴正交的方向(薄膜的厚度方向)为Y轴,在以y=f(x)表示该粗糙度曲线时,从下述的式(3)求出的值,关于其详细情况,如JIS B 0601-1994《表面粗さ—定義》中的“算术平均粗糙度(Ra)”项中所记载。
本发明的PVA系聚合物薄膜,切断端面的“最大高度(Ry)”与“算术平均粗糙度(Ra)”之比(Ry/Ra),在薄膜的全长范围,优选为17~40,更优选为20~30。
Ry/Ra是在PVA系聚合物薄膜的切断中使用的刀刃磨损程度的指标,当刀刃的磨损剧烈时,Ry/Ra往往不到17,伴随此切断端面的表面粗糙化程度变大。另外,在Ry/Ra超过40时,作为“算术平均粗糙度(Ra)”求出的切断端面的微细的平滑度几乎不发生变化,但容易变成具有成为拉伸时的切断因素的可能性高的伤痕等的凹凸变动较大的切断端面,在拉伸时有容易发生薄膜的破裂等倾向。
由沿薄膜的长度方向的至少一方的端部构成切断端部的本发明的PVA系聚合物薄膜的厚度,从实用性、制造薄膜的容易性、拉伸处理的容易性等方面来说,优选为5~150μm,更优选为30~80μm。
另外,沿薄膜的长度方向的至少一方的端部为切断端部的本发明的PVA系聚合物薄膜的宽度,可以根据PVA系聚合物薄膜的用途、PVA系聚合物薄膜的需求方的要求等来选择,但一般优选为大于等于2m,更优选为大于等于2.5m,进一步优选为大于等于3m。沿长度方向的端部为切断端部的PVA系聚合物薄膜的宽度若过窄,则在为了制造偏振光薄膜在长度方向进行单向拉伸时,至薄膜的中央部附近容易受单向拉伸时的向内收缩(宽度方向的收缩)的影响,难以得到宽且光学性能均匀的偏振光薄膜。
切断端面的“最大高度(Ry)”小于等于50μm的本发明的PVA系聚合物薄膜,可以采用一边连续输送长条的PVA系聚合物薄膜一边使用为了形成1个切断端部各1个旋转的圆刃,沿长度方向切断薄膜的本发明的切断方法顺利地制造。
本发明中使用的圆刃是在旋转轴周围的圆盘状本体的全周长具有用于切断薄膜的刀刃的刀具。圆刃的至少刀刃部分优选由金属或者陶瓷构成,具体地说,可举出铁、铁合金、高速工具钢、合金工具钢、不锈钢、马氏体不锈钢、钨钢等。另外,圆刃的刀刃部分也可以由上述材料构成且其表面用氮化钛、碳化钛、碳化钨等进行了处理。从不易磨损、耐久性优良、并且切断端面的平滑度良好的方面考虑,尤其优选由钨钢构成的圆刃。
圆刃的直径(在图3的(a)和(b)中例示的圆刃2的厚度方向的剖面图中的Ea的长度)优选为大于等于15mm,更优选为大于等于20mm,进一步优选为大于等于40mm。圆刃的直径如果过小,短时间内就会发生磨损,难以在长条的PVA系聚合物薄膜的全长范围形成平滑的切断端面。圆刃的直径的上限没有特别的限制,但圆刃的直径如果变得过大,则圆刃自身的质量变大,在切断PVA系聚合物薄膜时,就难以自由旋转,并且为了防止破损而需要增加刀尖基部的厚度,因此圆刃的直径优选为小于等于200mm,更优选为小于等于120mm。
圆刃的刀尖形状,可以是如图3的(a)所示,两侧的磨削面4、4′在中央的刀尖尖端3收缩成锥形的山形形状(两刃),或者也可以是如图3的(b)所示,对于在垂直一方的面5的尖端的刀尖尖端3,另一方的已磨削的锥形面6向其收缩的单刃形状。其中,从稳定地进行PVA系聚合物薄膜的切断、及形成平滑度更优良的切断端面的角度考虑,优选圆刃的刀尖为如图3的(a)所示的山形形状。
圆刃的刀尖的角度(图3的(a)和(b)中所示的角度α)优选为3°~20°,特别优选为8°~15°,因为能够抑制刀尖的磨损而连续长时间维持良好的锋利度,由此即使PCA系聚合物薄膜的长度长,也能够在薄膜的全长范围形成表面粗糙化程度小且平滑的切断端面。圆刃的刀尖的角度若过小,则刀尖的强度变低的同时刀尖的磨损变快,在PVA系聚合物薄膜的长度长的情况下,在薄膜的全长范围形成平滑的切断端面就变得困难。另一方面,若圆刃的刀尖的角度过大,则锋利度变钝,就不易形成表面粗糙化程度低且平滑的切断端面。
圆刃中的刀尖基部的厚度(厚度向刀尖尖端即将逐渐变小之前的厚度:图3的(a)和(b)所示的d的尺寸)优选为0.05~1mm,更优选为0.1~0.5mm。若刀尖基部的厚度过薄,圆刃自身就容易破损,另一方面,若过厚,难以沿长度方向漂亮地切断PVA系聚合物薄膜,切断端面的表面粗糙化程度变大,切断端部的平滑度降低。
圆刃中的刀刃的长度(从刀尖基部至刀尖尖端的距离:图3的(a)和(b)所示的e的尺寸)优选为进行切断处理的PVA系聚合物薄膜厚度的1~50倍,特别优选为5~30倍。若刀刃的长度过短,则由刀尖基部损伤PVA系聚合物薄膜的切断端面的可能性变高,另一方面,若刀刃的长度过长,则容易发生刀刃部分的磨损或破损。
一边使圆刃旋转一边沿长度方向切断PVA系聚合物薄膜时,可以一边积极地驱动旋转圆刃一边切断薄膜,但如果圆刃的旋转速度和薄膜的输送速度之差变大,切断就不能平滑地进行,切断端面的表面粗糙化程度变大而丧失平滑度。从这一点来说,在沿长度方向切断PVA系聚合物薄膜时,与积极地驱动旋转圆刃相比,更优选随着PVA系聚合物薄膜的输送使圆刃自由旋转来进行切断。若使圆刃自由旋转来进行切断,就能够防止圆刃的旋转速度和PVA系聚合物薄膜的输送速度之间产生大的差异,由此能够不勉强而圆滑地切断PVA系聚合物薄膜,形成表面粗糙化程度低且平滑的切断端面。
用于自由旋转圆刃的方式没有特别的限制,例如可以采用,如图3的模式图(在厚度方向切断圆刃的剖面图)所示,在圆盘状的圆刃安装部件7上固定安装圆刃2,在圆盘状的圆刃安装部件7的中央(中心位置)一体或者固定而延长设置旋转轴8,在旋转轴8的周围配置球轴承等轴承9,使旋转轴8、圆刃安装部件7和圆刃2一体地自由旋转的方式等。
使用圆刃沿长度方向切断PVA系聚合物薄膜时的薄膜的输送速度,优选为小于等于40m/min,更优选为小于等于30m/min,进一步优选为小于等于20m/min。在利用旋转的圆刃沿长度方向切断PVA系聚合物薄膜时,如果薄膜的输送速度过快,切断端面的表面粗糙化程度就变大,难以形成平滑的切断端面,在长度方向拉伸这样的PVA系聚合物薄膜时可能就会发生切断端部的龟裂、伴随其的薄膜的破裂。另一方面,在利用旋转的圆刃切断PVA系聚合物薄膜时的薄膜输送速度如果太慢,在切断时就过于花费时间而降低生产率。从这一点来说,利用旋转的圆刃在长度方向切断PVA系聚合物薄膜时的薄膜输送速度优选为大于等于5m/min。
另外,利用旋转的圆刃在长度方向切断PVA系聚合物薄膜时,优选薄膜以0.1~10质量%、特别优选以2~6质量%的比例含有挥发成分。在切断时,PVA系聚合物薄膜中的挥发成分的含量如果小于上述范围,则薄膜变硬,不能良好地切断,往往发生破损。另外,如果挥发成分含量超过上述范围过多,则PVA系聚合物薄膜就变得过于柔软,难以圆滑地进行由圆刃的切断,不易形成表面粗糙化程度低、平滑的切断端面。
再者,本说明书中所说的“PVA系聚合物薄膜中含有的挥发成分”是指,在制造PVA系聚合物薄膜时使用的有机溶剂和水等溶剂、在PVA系聚合物薄膜的制造后通过吸湿进入薄膜中的水分等这样的挥发性成分。
关于PVA系聚合物薄膜的挥发成分含量的调整,可以单独使用加热金属辊或浮动干燥机等或者也可以组合1种或2种或其以上来干燥至目的值来进行,也可以用加湿器等对挥发成分含量小于上述范围的PVA系聚合物薄膜进行处理,使薄膜中含有规定的挥发成分,其调整方法没有特别的限制。
再者,本说明书中所说的“切断时的PVA系聚合物薄膜的挥发成分含量”是指,在温度50℃、压力小于等于0.1kPa的真空干燥机中把供于切断的PVA系聚合物薄膜干燥至质量不再减少而成为一定的质量时的质量减少率。
另外,使用旋转的圆刃沿长度方向切断PVA系聚合物薄膜时的温度优选为10~70℃,更优选为20~60℃。在利用旋转的圆刃切断时,如果PVA系聚合物薄膜的温度过低,则薄膜变得过硬而在切断时会破损。而且用于冷却PVA系聚合物薄膜的冷却辊表面会发生结露,而在PVA系聚合物薄膜上附着水滴,将切断处理后的PVA系聚合物薄膜卷绕成辊状保存时会粘连。进而,在拉伸PVA系聚合物薄膜时,会从附着水滴的部分发生破裂。另一方面,在利用旋转的圆刃切断时,如果PVA系聚合物薄膜表面的温度过高,则PVA系聚合物薄膜变得过于柔软,难以圆滑地进行切断,形成表面粗糙化程度低、平滑的切断端面就变得困难。
在本发明中,沿长度方向切断PVA系聚合物薄膜时的PVA系聚合物薄膜的温度是指使用点式数字放射温度计(ミノルタ株式会社制“温度计505A”)测定的温度。
在本发明中,作为使用圆刃沿长度方向切断PVA系聚合物薄膜时的切断方法,可以采用:
(1)如图4的模式图中所示(图4的(a)表示正面图,(b)表示侧面图),使用在辊轴方向交错地具有PVA系聚合物薄膜1接触的大直径部(凸部)10a和薄膜1不接触的小直径部(凹部)10b的带沟辊,一边使PVA系聚合物薄膜接触带沟辊10的大直径部10a的表面进行输送,一边由旋转的圆刃在带沟辊10的小直径部10b的位置沿长度方向切断PVA系聚合物薄膜的切断方法;
(2)如图5的模式图中所示,一边使PVA系聚合物薄膜1接触留出规定以下的间隔相互平行地配置的2个辊11、12的表面来输送,一边在辊11和辊12之间的位置配置旋转的圆刃2来进行切断的方法等。
其中,使用带沟辊的(1)的方法,圆刃的位置偏差少,能够将PVA系聚合物薄膜在其宽度方向的规定位置沿长度方向正确而且圆滑地切断,因此优选采用。
在上述(1)的切断方法中使用的带沟辊,如果是在一般薄膜制造中所用材质的金属,就没有特别的限制,但尤其优选实施镀铬,因为能够使辊的表面硬度变高,防止发生擦伤等。作为带沟辊,可以使用在带沟辊的轴方向,具有至少3个大直径部(凸部)(图4中的10a)、在大直径部和大直径部之间具有小直径部(沟、凹部)(图4中的10b)的带沟辊(即具有至少2个小直径部的辊)。
带沟辊中的几个大直径部,为了一边使PVA系聚合物薄膜保持平坦的状态一边接触该几个大直径部的表面进行输送,需要其均为相同的直径。从良好地进行PVA系聚合物薄膜的输送、在带沟辊上良好地进行PVA系聚合物薄膜的切断、带沟辊的制造成本等方面考虑,带沟辊的大直径部的直径(图4中的Eb的尺寸)优选为5~30cm,尤其优选为7.5~20cm。如果带沟辊的大直径部的直径过小,则变得不易进行PVA系聚合物薄膜的均匀的切断,另一方面,如果过大,带沟辊的制造成本就变高。从防止圆刃的破损、在小直径部的PVA系聚合物薄膜切断的圆滑性、带沟辊的沟加工的容易性等方面考虑,带沟辊的小直径部的直径(图4中的Ec的尺寸)优选为比大直径部的直径小0.5~2cm的尺寸,尤其优选为小1~1.5cm的尺寸。
从PVA系聚合物薄膜的输送性、能够自由地变更薄膜的切缝宽度(切断后的宽度)的大小方面等考虑,带沟辊的大直径部的宽度(轴方向的长度)(图4中的Wa的尺寸)优选为大于等于1mm,尤其优选为3~10mm。带沟辊的几个大直径部的宽度,在所有的大直径部中可以相同,也可以不同。
带沟辊的小直径部的宽度(轴方向的长度)(图4中的Wb的尺寸)优选和大直径部的宽度相同或者是其以下。另外,小直径部的宽度优选为圆刃的刀刃部分的非锥形基部的厚度(图3中的d的尺寸)的2~50倍,更优选为5~30倍,由此圆刃的刀尖不接触带沟辊就能够以稳定的状态良好地进行PVA系聚合物薄膜的切断。如果小直径部的宽度过窄,则由于圆刃的刀尖接触带沟辊而容易发生刀尖的磨损或刀尖的破损。另一方面,如果小直径部的宽度过宽,薄膜的切断点就容易变化,难以在薄膜的宽度方向的相同位置进行切断,难以在薄膜的全长范围形成平滑的切断端面。
在带沟辊的小直径部配置旋转的圆刃来切断PVA系聚合物薄膜时,使带沟辊的大直径部的圆周速度和薄膜的输送速度相同,而且以薄膜在带沟辊上不松弛而紧张的状态进行输送,这对于形成表面粗糙化程度低、平滑的切断端面来说是重要的。从这方面来说,优选沿带沟辊的圆周,以10°~100°的角度(图4的(b)所示的接触角度β)接触PVA系聚合物薄膜,而使PVA系聚合物薄膜成为沿带沟辊的状态(抱的状态),由配置在带沟辊的小直径部的旋转圆刃切断薄膜。此时,圆刃优选配置在上述的接触角度β的中央或者大致中央。通过如此进行,在切断处理时带沟辊的圆周速度和PVA系聚合物薄膜的输送速度实质上相同,而且PVA系聚合物薄膜以紧张状态由带沟辊一边进行输送,一边由配置在带沟辊的小直径部的旋转圆刃进行切断,因此能够形成表面粗糙化程度低、平滑的切断端面。
另外,采用如图5所示在使PVA系聚合物薄膜一边接触平行地配置的2个辊11、12的表面进行输送,一边利用置配在辊11和12之间位置的圆刃2进行切断的上述(2)的方法,沿长度方向切断PVA系聚合物薄膜的情况,如果使辊11上的PVA系聚合物薄膜的接触点Pa和辊12上的PVA系聚合物薄膜的接触点Pb的距离达到小于等于80cm、尤其达到30~50cm、使圆刃2的刀刃接触PVA系聚合物薄膜的位置和PVA系聚合物薄膜与近处的辊的接触点(Pa或者Pb的接近的那一个)的距离达到0.5~15cm、尤其达到1~10cm,来进行薄膜的切断,就能够圆滑地进行切断,形成平滑的切断端面。
不管采用哪一种方法的情况,由旋转的圆刃沿PVA系聚合物薄膜的长度方向的切断,都可以在PVA系聚合物薄膜的制造工序后接着连续进行,或者也可以在制造PVA系聚合物薄膜并卷绕成辊状后,一边使薄膜从辊上退绕一边进行。
本发明的PVA系聚合物薄膜,可以由如对聚合乙烯酯而得到的聚乙烯酯进行皂化来得到的聚乙烯醇(PVA)、接枝共聚其他成分的改性PVA系聚合物、对共聚能够和乙烯酯共聚的单体而得到的改性聚乙烯酯进行皂化来得到的改性PVA系聚合物、把未改性或者改性PVA系聚合物的羟基的一部分用醛类进行交联的所谓聚乙烯醇缩乙醛树脂等形成。
作为在PVA系聚合物的制造中使用的上述乙烯酯,可举出如醋酸乙烯酯、甲酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等。
另外,作为用于和乙烯酯共聚而得到改性PVA系聚合物的上述能够共聚的单体,可举出烯烃类、丙烯酸及其盐和腈类、丙烯酸酯类、甲基丙烯酸及其盐和腈类、甲基丙烯酸酯类、马来酸及其盐和腈类、马来酸酯类、衣康酸及其盐和腈类、衣康酸酯类、丙烯酰胺及其衍生物、甲基丙烯酰胺及其衍生物、N-乙烯酰胺类、乙烯醚类、卤化乙烯类、烯丙基化合物、乙烯基甲硅烷基化合物、醋酸异丙烯酯等,改性PVA系聚合物可以具有来自上述的单体的1种或2种或其以上的结构单元。
本发明的PVA系聚合物薄膜由改性PVA系聚合物形成的情况,构成薄膜的改性PVA系聚合物中的由其他单体的改性量优选为小于等于15mol%,更优选为小于等于5mol%。作为此时的改性用单体,优选为α-烯烃,更优选为乙烯。
形成本发明的PVA系聚合物薄膜的PVA系聚合物的皂化度,在单向拉伸本发明的PVA系聚合物薄膜来制造偏振光薄膜时,从得到偏振光性能和耐久性优良的偏振光薄膜这点来说,优选为大于等于95mol%,更优选为大于等于99.5mol%。
本发明中所说的“皂化度”是指,在能够通过皂化而变换成乙烯醇单元的单元中,实际上被皂化为乙烯醇单元的单元的比例(mol%),意味着按照JIS K 6726中记载的方法测定的皂化度。
本发明的PVA系聚合物薄膜,在单向拉伸薄膜来制造偏振光薄膜时,为了能够得到偏振光性能和耐久性优良的偏振光薄膜,优选为由聚合度大于等于1000的PVA系聚合物形成,更优选为由大于等于2500的PVA系聚合物形成。另外,从制造均质的PVA系聚合物薄膜的容易性、拉伸性等方面来说,形成PVA系聚合物薄膜的PVA系聚合物的聚合度优选为小于等于8000,更优选为小于等于6000。
在本说明书中所说的PVA系聚合物的聚合度是指按照JIS K 6726测定的聚合度。
对于沿长度方向的至少一方的端部是切断端部的本发明的PVA系聚合物薄膜的制造中使用的、切断前的PVA系聚合物薄膜的制造方法,没有特别的限制,可以使用以往已知的方法制造。一般说来,通过把PVA系聚合物与液体介质或熔融助剂等混合,或使用含有液体介质或熔融助剂等的小片剂调制成制膜用原液或者熔融液,使用该原液或者熔融液制膜来制造。
作为用于调制制膜用原液或熔融液的液体介质,可举出如二甲亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙二胺、二亚乙基三胺、水等,可以使用这些中的1种或2种或其以上。其中优选使用二甲亚砜、水、它们的混合物,尤其更优选使用水。
制造PVA系聚合物薄膜时,上述的原液或者熔融液中根据需要还可以含有增塑剂、表面活性剂、二色性染料等。
特别是增塑剂,能够提高PVA系聚合物薄膜的操作性、染色性、拉伸性等,因此优选在制造PVA系聚合物薄膜时使用增塑剂。
作为增塑剂,从和PVA系聚合物的亲和性这点考虑,优选使用多元醇系增塑剂。作为多元醇系增塑剂的例子,可举出乙二醇、甘油、丙二醇、二乙二醇、双甘油、三乙二醇、四乙二醇、三羟甲基丙烷等,可以使用这些中的1种或2种或其以上。其中从提高拉伸性的效果、操作性等方面来说,优选使用甘油、双甘油和乙二醇中的1种或2种或其以上。
增塑剂的使用量,相对100质量份PVA系聚合物,优选为1~30质量%,更优选为5~20质量%。如果增塑剂的使用量少,染色性或拉伸性往往会降低,另一方面,如果过多,PVA系聚合物薄膜就变得过软,从而操作性、用圆刃沿长度方向切断时的均匀切断性往往会降低。
另外,当制造切断处理前的PVA系聚合物薄膜时,从提高PVA系聚合物薄膜的操作性、从金属辊的剥离性等方面来说,优选添加表面活性剂。表面活性剂的种类没有特别的限制,但从提高剥离性这点考虑,优选使用阴离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂。作为阴离子型表面活性剂,羧酸型或硫酸酯型或磺酸型的阴离子型表面活性剂是合适的。作为非离子型表面活性剂,烷基醚型、烷基苯醚型、烷基酯型、烷基酰胺型、聚丙二醇醚型、烷醇酰胺型、烯丙基苯醚型等的非离子型表面活性剂是合适的。可以使用这些表面活性剂中的1种或者可以组合2种或其以上使用。
表面活性剂的添加量,相对100质量份PVA,优选为0.01~1质量份,更优选为0.05~0.3质量份。如果表面活性剂的添加量过多,表面活性剂就可能在PVA系聚合物薄膜的表面溶出而成为粘连的原因,导致操作性降低。
作为用于得到PVA系聚合物薄膜的制造方法,可以采用在挤压机中将含水PVA系聚合物(可以含有有机介质或增塑剂等,以下相同)加热熔融来挤压的熔融挤压法;在辊或传送带上流延含PVA系聚合物的原液,进行制膜的流延制膜法;在不良溶剂中将PVA系聚合物的原液吐出成薄膜状来凝固的湿式制膜法;使PVA系聚合物的原液暂且冷却凝胶化而制成凝胶状薄膜后抽取去除溶剂的凝胶制膜法;以及组合这些方法的方法等。其中,从能够顺利地制造可赋予良好的偏振光薄膜的PVA系聚合物薄膜的角度考虑,优选采用使用几个干燥用金属辊的流延制膜法和熔融挤压制膜法。
在使用几个干燥用的金属辊进行制膜的上述流延制膜法中,干燥用的金属辊的加热方式没有特别的限制,例如,可以通过蒸汽、热介质、温水、电加热器等进行加热。另外,向PVA系聚合物薄膜吹温风或冷风等,或也可以并用吸引PVA系聚合物薄膜周围的空气或蒸汽等的辅助手段。另外,也可以把流延到金属辊上的PVA系聚合物薄膜,在金属辊上干燥至半干状态后,使用拉幅方式或自由方式等浮动干燥机等加热金属辊以外的干燥方法干燥,来制造PVA系聚合物薄膜。
由沿薄膜的长度方向的至少一方的端部、特别是由两方的端部构成切断端部的本发明的PVA系聚合物薄膜,该切断端部的切断端面的“最大高度(Ry)”为小于等于50μm,其切断端面的表面粗糙化程度低、平滑度优良,因此在沿长度方向拉伸时,在切断端部(薄膜的宽度方向的端部)不易发生龟裂,其结果,难以发生薄膜的破裂。从这一点来说,本发明的PVA系聚合物薄膜,作为用于制造偏振光薄膜(偏振光板)的半成品薄膜是极有效的。
使用本发明的PVA系聚合物薄膜制造偏振光薄膜时的制造方法,没有特别的限制,可以使用以往已知的方法来制造。例如,可以使用本发明的PVA系聚合物薄膜,进行染色处理、单向拉伸处理、固定处理、干燥处理,进而根据需要进行热处理等,来制造偏振光薄膜,此时,对于染色处理、单向拉伸处理、固定处理等操作的顺序没有特别的限制。另外,根据需要,也可以将上述的处理工序的1个或2个或其以上进行二次或其以上。
具体地说,染色处理可以在单向拉伸处理之前、与单向拉伸处理同时、单向拉伸处理之后的任何阶段进行。另外,作为在染色处理中使用的染料,可以使用碘-碘化钾、各种二色性染料的1种或2种或其以上的混合物。染色处理一般是在含有染料的溶液中浸渍PVA系聚合物薄膜来进行,但也不限于此,例如,也可以采用在PVA系聚合物薄膜上涂布染料的方法,在PVA系聚合物薄膜用原料中添加染料、通过制膜直接制造染色的PVA系聚合物薄膜的方法等。染色处理时的处理条件或具体的处理方法等没有特别的限制。
另外,PVA系聚合物薄膜的单向拉伸处理,也可以用湿式拉伸法或者干热拉伸法等的任一种方法进行。再有,单向拉伸处理,可以在含有硼酸的温水中进行,也可以在含有上述的染料的溶液中或在后述的固定处理浴中进行,还可以使用吸水后的PVA系聚合物薄膜在空气中进行,也可以使用其他的方法进行。单向拉伸处理时的拉伸温度没有特别的限制,在温水中拉伸PVA系聚合物薄膜(湿式拉伸)时,优选采用30~90℃的温度,在干热拉伸时,优选采用50~180℃的温度。另外,单向拉伸处理的拉伸倍率(在多段进行单向拉伸时是合计拉伸倍率),从偏振光性能这点考虑,优选为大于等于4倍,更优选为大于等于5倍。拉伸倍率的上限没有特别的限制,但为了进行均匀的拉伸,优选为小于等于8倍。
另外,从偏振光性能、操作性、耐久性等方面考虑,拉伸后的PVA系聚合物薄膜(偏振光薄膜)的厚度优选为3~75μm,特别优选为5~50μm。
在制造偏振光薄膜时,为了使染料向已单向拉伸处理的PVA系聚合物薄膜的吸附变得牢固,往往进行固定处理。固定处理,一般广泛采用在添加硼酸和/或硼化合物的处理浴中浸渍PVA系聚合物薄膜的方法。此时,根据需要,在处理浴中也可以添加碘化合物。
进行了单向拉伸处理、或者单向拉伸处理和固定处理的PVA系聚合物薄膜(偏振光薄膜),接着进行干燥处理(热处理)。干燥处理(热处理)的温度优选为30~150℃,特别优选为50~140℃。干燥处理(热处理)的温度如果过低,所得到的偏振光薄膜的尺寸稳定性就容易降低,另一方面,如果过高,就容易发生伴随染料分解等的偏振光性能的降低。
如上所述得到的偏振光薄膜,通常在其两面或单面是光学透明的,而且贴合具有机械强度的保护膜,制成偏振光板的形态而用于各种机器。作为该情况下的保护膜,使用三醋酸纤维素(TAC)薄膜、醋酸-丁酸纤维素(CAB)薄膜、丙烯酸系薄膜、聚酯系薄膜等。另外,作为用于贴合保护膜的粘合剂,一般使用PVA系粘合剂或聚氨酯系粘合剂等,其中,优选使用PVA系粘合剂。
以下,根据实施例等具体地说明本发明,但本发明不受以下的例子的任何限制。
在以下的例子中,各物理性能的评价用以下的方法进行。
(1)PVA薄膜的切断端面的“最大高度(Ry)”和“算术平均粗糙度(Ra)”的测定:
从沿长度方向切断薄膜后卷绕成辊状的PVA薄膜(具有沿长度方向的切断端部的PVA薄膜)的辊的最表层的薄膜部分(特别是靠近卷绕结束的薄膜部分),沿薄膜的长度方向采样含有长度为30mm的切断端部的样品(样品的采样点数是3),使用キ一エンス公司制的超深度形状测定显微镜“VK-8500”,在已采样的样品的切断端面的任意位置,沿长度方向在100μm的长度范围测定切断端面的厚度方向全体的表面粗糙化程度,求出如图2例示的粗糙度曲线,按照JIS B 0601-1994《表面粗さ—定義》中规定的“最大高度(Ry)”和“算术平均粗糙度(Ra)”的计算法,分别计算出切断端面的“最大高度(Ry)”和“算术平均粗糙度(Ra)”,取3处的平均值。
再者,由于在切断的开始时和中间的阶段,没有切断刀刃的刀尖的磨损或者磨损小,形成表面粗糙化程度低的平滑的切断端面,因此省略对辊卷绕开始时和卷绕的中间时刻的切断端面的表面粗糙化程度的测定,而是对切断刀刃的磨损变得最大的切断结束时的时刻(切断处理后卷绕成辊状的PVA薄膜中辊的最表层部分(卷绕结束的部分)),求出切断端面的“最大高度(Ry)”和“算术平均粗糙度(Ra)”,进行切断端面的表面粗糙化程度的评价。
(2)供于切断处理的PVA薄膜中的发挥成分含量的测定:
作为样品,采样供于长度方向的切断处理的PVA薄膜的一部分(约2g)后,将该样品放入温度50℃、压力小于等于0.1kPa的真空干燥机中,干燥至质量不再减少的一定质量(干燥所需时间是约4小时),从下述式求出发挥成分的含有率。
PVA系聚合物薄膜中的挥发成分的含有率(%)={(W0-W1)/W1}×100
(式中,W0表示放入真空干燥机前的样品质量(g),W1表示真空干燥后的样品质量(g)。)
(3)已切断处理的PVA薄膜拉伸时有无发生破裂的确认(薄膜破裂时的拉伸倍率):
(i)确认具有沿长度方向的切断端部的PVA薄膜在拉伸处理时是否发生破裂,本来是需要在制造偏振光薄膜时的连续拉伸操作中进行,但拉伸处理时的薄膜的破裂是通常数小时就发生一次的频率,而实际中则难以进行切合的试验,因此通过以下(ii)的模型试验进行评价。
(ii)从沿薄膜的长度方向切断后卷绕成辊状的PVA薄膜(具有沿长度方向的切断端部的PVA薄膜)的辊的最表层的薄膜部分(特别是靠近卷绕结束的薄膜部分),如图1所示,平行于薄膜的长度方向采样样品的纵向的一个边(长边)为切断端部且纵×横=15cm×10cm的长方形样品(图1所示的样品S)(样品的采样点数是3)。另外,此时,相当于切断端部的边以外的3个边的切断,为了形成不发生表面粗糙化的平滑的切断面,每当切断1个边就为了良好地切断而使用更新刀尖的切刀(エヌテイ一株式会社制“A刃”),进行切断作业。
(iii)在上述(ii)采样的样品的纵向的两端(2个横边)部分,用1对夹头、以夹头间距离4cm把持样品并安装在间歇式拉伸机上,将整个样品在30℃的水中浸渍1分钟而用水膨润后,从水中取出并立即将整个样品浸渍到50℃的4%硼酸水溶液中,浸渍1分钟后,直接在硼酸水溶液中以拉伸速度0.15m/min的条件进行拉伸,测定样品破裂时的夹头间距离,从下式求出破裂时的拉伸倍率,采用3个样品的平均值。
破裂时的拉伸倍率(倍)=样品破裂时的夹头间距离(cm)÷4(cm)
(iv)作为对照,从卷绕成与上述(ii)采样的样品相同的辊状的PVA薄膜(具有沿长度方向的切断端部的PVA薄膜)的辊的最表层的薄膜部分(特别是靠近卷绕结束的薄膜部分)的宽度方向的大致中央部,与薄膜的长度方向平行地采样纵×横=15cm×10cm尺寸的薄膜片状的样品(没有沿长度方向的切断端面的样品)(样品的采样点数是3)。另外,采样(iv)的样品时,为了将样品的纵横4个边(4个切断端面)不发生表面粗糙化而平滑地加工,每当切断1个边就为了良好地切断而使用更新刀尖的切刀(エヌテイ一株式会社制“A刃”),进行切断作业。
(v)使用上述(iv)得到的对照用样品,进行与上述(iii)相同的调湿处理和拉伸处理,求出样品破裂时的拉伸倍率,取3个样品的平均值。
实施例1
(1)对100质量份PVA片(PVA的聚合度为2400、皂化度为99.9mol%)浸透12质量份甘油和220质量份水后,将浸透后的PVA片供给于挤压机,在加热加压条件下熔化而调制熔融原液,将该熔融原液挤压在第1金属辊(金属辊的表面温度为95℃、金属辊的直径为3.8m)上后,进一步在10个金属辊上交互干燥表背面,连续地制成PVA薄膜(薄膜的宽度为3m、厚为75μm)。
(2)在用于将薄膜卷绕成辊状的卷绕机的上游侧,配置图4例示的带沟辊10(金属制,大直径部的直径Eb=20cm、小直径部的直径Ec=19cm,大直径部Eb的宽度Wa=8mm,小直径部的宽度Wb=2mm)的同时,在带沟辊7的宽度方向的两端附近的小直径部的位置,各配置1个由球轴承自由旋转的在图的3(a)例示的新品的两刃型圆刃(SKS-7钨制,圆刃的直径=45mm,刀刃部分的非锥形基部的厚度d=0.3mm,刀尖的角度α=20°,从刀尖基部至刀尖尖端的距离e=0.85mm)。
(3)将上述(1)中制成的PVA薄膜(薄膜中的挥发成分的含有率=3%)供给于在上述(2)中准备的切断装置,此时使PVA对带沟辊10的圆周表面的接触角度β达到90°,将PVA薄膜沿带沟辊10的圆周的一部分的状态(抱的状态),一边使PVA薄膜接触带沟辊10的大直径部的表面,一边以15m/min的速度输送,利用自由旋转的新品的更新圆刃,沿长度方向切断PVA薄膜的两端部分,而形成宽2.6m的薄膜的同时,用卷绕机在铝管(直径约15.2cm)上连续地卷绕成辊状,得到在沿长度方向的两端部具有切断端面的全长100m(卷绕长度100m)的PVA薄膜。用上述的方法测定利用旋转的圆刃切断处理时的PVA薄膜的温度的结果为35℃。另外,在该切断处理时,带沟辊7的旋转速度(圆周速度)是与PVA薄膜的输送速度大致相同的15m/min(圆刃的圆周速度比PVA薄膜的输送速度慢一些),圆刃一边由球轴承自由旋转,一边进行薄膜的切断。
(4)对于上述(3)中得到的以100m的长度卷绕的PVA薄膜,对辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定沿长度方向的切断端面的“最大高度(Ry)”和“算术平均粗糙度(Ra)”的结果,最大高度(Ry)是9.18μm,算术平均粗糙度(Ra)是0.394μm,Ry/Ra是23,沿长度方向(全长)的切断端面,表面粗糙化程度极低、平滑度优良。
(5)另外,对于在上述(3)得到的PVA薄膜中辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定破裂时的拉伸倍率的结果是10.5倍。另一方面,对照样品(从PVA薄膜的宽度方向的中央部采样的样品)的破裂时的拉伸倍率也是10.5倍。从这样的结果证实,由该实施例1得到的PVA薄膜,沿薄膜的长度方向(全长)的切断端面是平滑的,表面粗糙化程度低。
实施例2
(1)在实施例1的(3)中,将沿薄膜的长度方向的切断长度变成5000m,制作在全长(卷绕长度)为5000m的宽度方向的两端部具有沿长度方向的切断端面的PVA薄膜的辊状物,除此以外,使用和实施例1使用的相同形式的新品圆刃,进行和实施例1的(1)~(3)相同的工序和操作。
(2)关于在上述(1)得到的以5000m的长度卷绕的PVA薄膜,对辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定沿长度方向的切断端面的“最大高度(Ry)”和“算术平均粗糙度(Ra)”的结果,最大高度(Ry)是15.2μm,算术平均粗糙度(Ra)是0.640μm,Ry/Ra是24,使用各1个旋转的圆刃,尽管沿极长的长度切断PVA薄膜的宽度方向的两端部分,但经5000m的切断处理后,沿该长度方向(全长)的切断端面的表面粗糙化程度也极低,平滑度优良。
(3)另外,对于在上述(1)得到的PVA薄膜中的辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定破裂时的拉伸倍率的结果是10.4倍。另一方面,对照样品(从PVA薄膜的宽度方向的中央部采样的样品)的破裂时的拉伸倍率是10.5倍。从这样的结果证实,由该实施例2得到的PVA薄膜,沿薄膜的长度方向(全长)的切断端面是平滑的,且表面粗糙化程度低。
实施例3
(1)在实施例1的(3)中,将沿薄膜的长度方向的切断长度变成10000m,制作全长(卷绕长度)是10000m的在宽度方向的两端部具有沿长度方向的切断端部的PVA薄膜的辊状物,除此以外,使用和实施例中使用的相同形式的新品圆刃,进行和实施例1的(1)~(3)相同的工序和操作。
(2)对于在上述(1)得到的以10000m的长度卷绕的PVA薄膜,对辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定沿长度方向的切断端面的“最大高度(Ry)”和“算术平均粗糙度(Ra)”的结果,最大高度(Ry)是19.1μm,算术平均粗糙度(Ra)是0.873μm,Ry/Ra是22,使用各1个旋转的圆刃,尽管沿极长的长度切断PVA薄膜的宽度方向的两端部分,但经10000m的切断处理后,沿该长度方向(全长)的切断端面的表面粗糙化程度也极低,平滑度优良。
(3)另外,对于在上述(1)得到的PVA薄膜中的辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定破裂时的拉伸倍率的结果是10.4倍。另一方面,对照样品(从PVA薄膜的宽度方向的中央部采样的样品)的破裂时的拉伸倍率是10.5倍。从这样的结果证实,由该实施例3得到的PVA薄膜,沿薄膜的长度方向(全长)的切断端面是平滑的,表面粗糙化程度低。
实施例4
(1)在实施例1的(3)中,将用旋转的圆刃进行切断处理时的PVA薄膜的输送速度变成6m/min,沿薄膜的长度方向的切断长度变成5000m,除此以外,使用和实施例1使用的相同形式的新品圆刃,进行和实施例1的(1)~(3)相同的工序和操作。此时,带沟辊的旋转速度(圆周速度)是和薄膜的输送速度相同的6m/min,圆刃由轴承自由旋转,良好地进行切断处理。
(2)对于在上述(1)得到的以5000m的长度卷绕的PVA薄膜,对辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定沿长度方向的切断端面的“最大高度(Ry)”和“算术平均粗糙度(Ra)”的结果,最大高度(Ry)是7.04μm,算术平均粗糙度(Ra)是0.409μm,Ry/Ra是17,使用各1个旋转的圆刃,尽管沿较大长度切断PVA薄膜的宽度方向的两端部分,但经5000m的切断处理后,沿其长度方向(全长)的切断端面的表面粗糙化程度也极低,平滑度优良。
(3)另外,对于在上述(1)得到的PVA薄膜中辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定破裂时的拉伸倍率的结果是10.5倍。另一方面,对照样品(从PVA薄膜的宽度方向的中央部采样的样品)的破裂时的拉伸倍率也是10.5倍。从这样的结果证实,由该实施例4得到的PVA薄膜,沿薄膜的长度方向(全长)的切断端面是平滑的,表面粗糙化程度低。
实施例5
(1)在实施例1的(3)中,将用圆刃进行切断处理时的PVA薄膜的输送速度变成30m/min,沿薄膜的长度方向的切断长度变成5000m,而制作全长(卷绕长度)是5000m的在宽度方向的两端部具有沿长度方向的切断端部的PVA薄膜的辊状物,除此以外,使用和实施例1使用的相同形式的新品圆刃,进行和实施例1的(1)~(3)相同的工序和操作。此时,带沟辊的旋转速度(圆周速度)是和薄膜的输送速度相同的30m/min,圆刃由轴承自由旋转,良好地进行切断处理。
(2)对于在上述(1)得到的以5000m的长度卷绕的PVA薄膜,对辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定沿长度方向的切断端面的“最大高度(Ry)”和“算术平均粗糙度(Ra)”的结果,最大高度(Ry)是45.5μm,算术平均粗糙度(Ra)是0.550μm,Ry/Ra是83,使用各1个旋转的圆刃,尽管沿较大长度切断PVA薄膜的宽度方向的两端部分,但经5000m的切断处理后,沿其长度方向(全长)的切断端面的表面粗糙化程度也极低,平滑度优良。
(3)另外,对于在上述(1)得到的PVA薄膜中辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定破裂时的拉伸倍率的结果是10.2倍。另一方面,对照样品(从PVA薄膜的宽度方向的中央部采样的样品)的破裂时的拉伸倍率是10.5倍。从这样的结果证实,由该实施例5得到的PVA薄膜,沿薄膜的长度方向(全长)的切断端面是平滑的,表面粗糙化程度低。
比较例1
(1)在用于将薄膜卷绕成辊状的卷绕机的上游侧,配置用于切断薄膜的宽度方向的两端部的新品的剪切刀刃。该剪切刀刃,由SKH-2高速工具钢构成的直径118mm的圆盘状上刃和SKD-11合金工具钢构成的直径92mm的圆盘状的下刃的组合构成,在PVA薄膜的切断处理时,设计成通过共同驱动上下刀刃发生旋转、利用上下刀刃的剪切(剪断力)进行PVA薄膜的切断,相当于在引用文献2的发明中使用的。
(2)将进行与实施例1的(1)相同的工序和操作而制成的PVA薄膜供给于配置有上述(1)中准备的剪切刀刃的切断装置,此时,在PVA薄膜的输送速度为6m/min、剪切刀刃的下刀刃旋转速度(圆周速度)为6m/min、上刀刃的旋转速度(圆周速度)为6.5m/min的条件下,利用剪切刀刃沿长度方向切断PVA薄膜的两端部分,制成宽2.6m的薄膜后,使用卷绕机在铝管(直径约15.2cm)上连续地卷绕成辊状,得到在沿长度方向的两端部具有切断端面的、全长5000m(卷绕长度5000m)的PVA薄膜。
(3)对于在上述(2)得到的以5000m长度卷绕的PVA薄膜,对辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定沿长度方向的切断端面的“最大高度(Ry)”和“算术平均粗糙度(Ra)”的结果,最大高度(Ry)是71.2μm,算术平均粗糙度(Ra)是4.39μm,Ry/Ra是16,与实施例1~5相比,切断端面的表面粗糙化程度高。
(4)另外,对于在上述(2)得到的PVA薄膜中辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定破裂时的拉伸倍率的结果是9.8倍,与实施例1~5相比,在拉伸时容易发生破裂。
比较例2
(1)在比较例1的(2)中,将用剪切刀刃切断PVA薄膜的宽度方向的两端部时的PVA薄膜的输送速度变成30m/min,剪切刀刃的下刀刃的旋转速度(圆周速度)变成30m/min,上刀刃的旋转速度(圆周速度)变成32m/min,除此以外,使用和比较例1中使用的相同形式的新品剪切刀刃,进行与比较例1的(1)和(2)相同的工序和操作,制成宽2.6m的薄膜后,使用卷绕机在铝管(直径约15.2cm)上连续地卷绕成辊状,得到在沿长度方向的两端部具有切断端面的全长5000m(卷绕长度5000m)的PVA薄膜。
(2)对于在上述(1)得到的以5000m长度卷绕的PVA薄膜,对辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定沿长度方向的切断端面的“最大高度(Ry)”和“算术平均粗糙度(Ra)”的结果,最大高度(Ry)是100μm,算术平均粗糙度(Ra)是13.6μm,Ry/Ra是7.4,与实施例1~5相比,切断端面的表面粗糙化程度大幅度增加。
(3)另外,对于在上述(1)得到的PVA薄膜中辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定破裂时的拉伸倍率的结果是9.6倍,与实施例1~5相比,在拉伸时容易发生破裂。
比较例3
(1)在用于将薄膜卷绕成辊状的卷绕机的上游侧,配置和实施例1的(1)中使用的相同的带沟辊7的同时,在带沟辊7的宽度方向的两端附近的小直径部位置,固定配置各1个用于切断薄膜的宽度方向的两端部的新品的碳素工具钢SK-2制激光刀刃(刀刃部分中的非锥形基部的厚度=0.25mm,刀尖的角度=17°,从单面刀刃、非锥形基部至刀尖的长度e=0.85mm)。
(2)将进行与实施例1的(1)相同的工序和操作而制成的PVA薄膜供给于配置有上述(1)中准备的激光刀刃的切断装置,此时,一边以15m/min的输送速度输送PVA薄膜,一边以15m/min的旋转速度(大直径部的圆周速度)使带沟辊旋转,在带沟辊的小直径部的位置,用激光刀刃沿长度方向切断PVA薄膜的两端部分,制成宽2.6m的薄膜后,用卷绕机在支持管上连续地卷绕成辊状,得到在沿长度方向的两端部具有切断端面的全长5000m(卷绕长度5000m)的PVA薄膜。
(3)对于在上述(2)得到的以5000m长度卷绕的PVA薄膜,对辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定沿长度方向的切断端面的“最大高度(Ry)”和“算术平均粗糙度(Ra)”的结果,最大高度(Ry)是56.8μm,算术平均粗糙度(Ra)是4.10μm,Ry/Ra是13.9,与实施例1~5相比,切断端面的表面粗糙化程度高。
(4)另外,对于在上述(2)得到的PVA薄膜中辊的最上层的薄膜部分,用上述的方法测定破裂时的拉伸倍率的结果是9.9倍,与实施例1~5相比,在拉伸时容易发生破裂。
产业上的应用可能性
本发明的PVA系聚合物薄膜,在薄膜的全长范围具有表面粗糙化程度极低且平滑的切断端面,因此在沿长度方向拉伸时,极不易发生沿长度方向的切断端部(宽度方向的端部)的龟裂或以龟裂为起点的薄膜的破裂等。因此,本发明的PVA系聚合物薄膜,作为沿长度方向进行单向拉伸来制造偏振光薄膜时的半成品薄膜等是有用的。
按照本发明的切断方法,在工业上能够顺利且生产率良好地制造具有上述的优良特性的在长度方向具有切断端部的PVA系聚合物薄膜。
Claims (23)
1.聚乙烯醇系聚合物薄膜,其为沿薄膜的长度方向的2个端部的至少一方是利用切断刀刃形成的切断端部的长条的聚乙烯醇系聚合物薄膜,其特征在于,所述切断端部的切断端面的表面粗糙度的程度,在薄膜的全长范围满足下述式(1):
最大高度Ry≤50μm (1)
式中,“最大高度Ry”表示JIS B 0601-1994表面粗糙度定义中规定的“最大高度Ry”。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜,其中,所述切断端部的切断端面的表面粗糙度的程度,在薄膜的全长范围满足下述式(2):
算术平均粗糙度Ra≤1.4μm (2)
式中,“算术平均粗糙度Ra”表示JIS B 0601-1994表面粗糙度定义中规定的“算术平均粗糙度Ra”。
3.根据权利要求1或2所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜,其中,所述切断端部的切断端面中的“最大高度Ry”和“算术平均粗糙度Ra”之比,在薄膜的全长范围为17~40。
4.根据权利要求1或2所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜,其中,薄膜的长度为大于等于1000m,且被卷绕成辊状。
5.根据权利要求3所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜,其中,薄膜的长度为大于等于1000m,且被卷绕成辊状。
6.根据权利要求1或2所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜,其用于偏振光薄膜。
7.根据权利要求3所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜,其用于偏振光薄膜。
8.根据权利要求4所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜,其用于偏振光薄膜。
9.根据权利要求5所述的聚乙烯醇系聚合物薄膜,其用于偏振光薄膜。
10.聚乙烯醇系聚合物薄膜的切断方法,其特征在于,一边输送长条的聚乙烯醇系聚合物薄膜,一边为了形成1个切断端部使用各1个旋转的圆刃,将薄膜沿长度方向平行地切断。
11.根据权利要求10所述的切断方法,其中,将长条的聚乙烯醇系聚合物薄膜的宽度方向的2处,由各1个旋转的圆刃沿长度方向分别切断,形成沿薄膜长度方向的两方的端部是通过切断形成的切断端部的聚乙烯醇系聚合物薄膜。
12.根据权利要求10或11所述的切断方法,其中,随着长条的聚乙烯醇系聚合物薄膜的输送,一边使圆刃自由地旋转,一边将聚乙烯醇系聚合物薄膜沿长度方向切断。
13根据权利要求10或11所述的切断方法,其中,圆刃的直径为大于等于40mm。
14.根据权利要求12所述的切断方法,其中,圆刃的直径为大于等于40mm。
15.根据权利要求10或11所述的切断方法,其中,一边以小于等于40m/min的速度输送聚乙烯醇系聚合物薄膜,一边利用旋转的圆刃进行切断。
16.根据权利要求12所述的切断方法,其中,一边以小于等于40m/min的速度输送聚乙烯醇系聚合物薄膜,一边利用旋转的圆刃进行切断。
17.根据权利要求10或11所述的切断方法,其中,聚乙烯醇系聚合物薄膜的挥发成分含量为0.1~10质量%,利用旋转的圆刃在温度10~70℃进行切断。
18.根据权利要求12所述的切断方法,其中,聚乙烯醇系聚合物薄膜的挥发成分含量为0.1~10质量%,利用旋转的圆刃在温度10~70℃进行切断。
19.根据权利要求10或11所述的切断方法,其中,在输送聚乙烯醇系聚合物薄膜时,使用在辊轴方向交错地具有薄膜接触的大直径部和薄膜不接触的小直径部的带沟辊,一边使聚乙烯醇系聚合物薄膜接触带沟辊的大直径部的表面来输送,一边在带沟辊的小直径部的位置由旋转的圆刃将聚乙烯醇系聚合物薄膜沿长度方向切断。
20.根据权利要求12所述的切断方法,其中,在输送聚乙烯醇系聚合物薄膜时,使用在辊轴方向交错地具有薄膜接触的大直径部和薄膜不接触的小直径部的带沟辊,一边使聚乙烯醇系聚合物薄膜接触带沟辊的大直径部的表面来输送,一边在带沟辊的小直径部的位置由旋转的圆刃将聚乙烯醇系聚合物薄膜沿长度方向切断。
21.根据权利要求20所述的切断方法,其中,圆刃的刀刃部分的非锥形基部的厚度是0.05~1mm,带沟辊的辊轴方向的小直径部的宽度是圆刃的刀刃部分的非锥形基部的厚度的2~50倍。
22.根据权利要求20所述的切断方法,其中,一边沿带沟辊的圆周使聚乙烯醇系聚合物薄膜以10°~100°的角度接触,一边由旋转的圆刃将聚乙烯醇系聚合物薄膜沿长度方向切断。
23.根据权利要求21所述的切断方法,其中,一边沿带沟辊的圆周使聚乙烯醇系聚合物薄膜以10°~100°的角度接触,一边由旋转的圆刃将聚乙烯醇系聚合物薄膜沿长度方向切断。
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