【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学用ポリマーフィルムの延伸方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００２−８６５５４号公報
【０００３】
近年、液晶表示装置の普及に伴い偏光板の需要が急増している。この偏光板を作製する方法としては、偏光子の基材となるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等の光学用ポリマーフィルムフィルムを洗浄槽を通過させて洗浄液で洗浄処理し、染色槽を通過させて染色液で染色処理し、硬膜槽を通過させて硼酸等の硬膜剤の水溶液中で硬膜処理しながら延伸させ、延伸後に乾燥するのが一般的である。こうして作製された偏光膜の両面にＴＡＣフィルムを貼り合わせる。また、特許文献１で開示されているように、染色、硬膜等の各処理を行った後に、空気中でフィルムを延伸させて偏光膜を得る方法も行われている。光学用ポリマーフィルムに関しては、揮発性溶剤に可溶の適宜なポリマーフィルムを用いることができ、ＰＶＡ以外にも、ポリカーボネート、セルロースアシレート、ポリスルホンなどが用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような延伸方法によると、製品としての偏光板にムラが発生することがあり、この改善が望まれていた。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、延伸ムラの発生を無くすようにした光学用ポリマーフィルムの延伸方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者は鋭意検討した結果、延伸ムラは延伸前の各溶液処理段階でＰＶＡフィルムに含有する水分の分布ムラに起因すること、水分の分布ムラは各処理槽出口でＰＶＡフィルム表面に処理液が残留するために発生すること、処理槽が複数ある場合には第１の処理槽での分布ムラが最も延伸ムラに与える影響が大きいことが判った。このため、本発明は、帯状の光学用ポリマーフィルムを液体が貯留された処理槽へ通過させた後に延伸する光学用ポリマーフィルムの延伸方法において、前記処理槽を光学用ポリマーフィルムが出たときから１０秒を経過する前に、水切り部材を用いて光学用ポリマーフィルムに付着した液体を除去することを特徴とする。
【０００７】
なお、前記処理槽が複数あるとき、前記水切り部材を少なくとも第１の処理槽出口に設けることが好ましい。また、前記処理槽が複数あるとき、前記水切り部材を少なくとも最後の処理槽出口に設けることが好ましい。さらに、前記処理槽を、前記光学用ポリマーフィルムを洗浄する洗浄槽と、染色処理する染色槽と、硬膜処理する硬膜槽とから構成することが好ましい。また、前記光学用ポリマーフィルムを洗浄槽、染色槽、硬膜槽へ順次通過させた後にテンターにより気体雰囲気中にて延伸することが好ましい。さらに、前記光学用ポリマーフィルムはポリビニルアルコールフィルムであることが好ましい。
【０００８】
また、本発明者の検討の結果、特許文献１のような空気中でフィルムを延伸させて偏光膜を得る方法では、延伸直前の処理槽出口での残留水分の分布ムラが延伸ムラに与える影響が大きいことも判った。このため、本発明の光学用ポリマーフィルムの延伸装置では、帯状の光学用ポリマーフィルムを液体が貯留された処理槽へ通過させた後にテンターにより気体雰囲気中にて延伸する光学用ポリマーフィルムの延伸装置において、前記処理槽のフィルム出口の近くに、光学用ポリマーフィルムに付着した液体を除去する水切り部材を備えることを特徴とする。なお、前記水切り部材は水切りローラまたは水切りブレードであることが好ましい。
【０００９】
また、前記水切りローラはゴム製のものを用い、硬度を４０〜９０度、表面粗さを０．５〜５０Ｓ、線圧を１００〜１０００Ｎ／ｍとすることが好ましいが、ゴム以外の材質でも同等の硬度、表面粗さが得られるものであればよい。また、前記水切りブレードは金属製、樹脂製、ガラス製またはセラミック製のものを用い、前記光学用ポリマーフィルムと接触する先端の半径を０．１〜１ｍｍ、表面粗さを５Ｓ以下とすることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、液槽処理された後の湿潤したフィルムを延伸した際、面状良好な延伸フィルムを得ることができるが、以下は、偏光板作製に際し、特に、得率の良いとされる斜め延伸、より好ましくは４５°延伸の態様について説明する。なお、テンターとして一般的な一軸延伸、二軸延伸、多段延伸でも効果的である。図１は、本発明を実施した光学用ポリマーフィルム延伸機２を示す概略の平面図である。この光学用ポリマーフィルム延伸機２は、処理装置３とテンター装置４とから構成される。以下、光学用ポリマーフィルムの代表例である偏光子の基材となるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）フィルム６の延伸装置を取り上げる。図２に示すように、処理装置３はＰＶＡフィルム６の搬送方向上流側（図中左側）から順に、洗浄槽７、染色槽８、硬膜槽９が設けられている。洗浄槽７は、ＰＶＡフィルム６に付着するごみを除去するとともに、後続する処理槽での処理液の浸漬を容易にする働きがある。各槽７〜９の出口には、第１〜第３水切りローラ対１１〜１３が、第１〜第３水切りローラ対１１〜１３の下流側（図中上側）には第１〜第３水切りブレード対２１〜２３が設けられている。各槽７〜９には、それぞれ複数の搬送ローラ１５が設けられており、ＰＶＡフィルム６を各槽７〜９内に搬送する。なお、第１〜第３水切りローラ対１１〜１３及び第１〜第３水切りブレード対２１〜２３は、エアーナイフ対であってもよい。
【００１１】
洗浄槽７には洗浄液が、染色槽８には沃素等の染色剤の水溶液が、硬膜槽９には硼酸等の硬膜剤の水溶液が所定量貯留されており、入口１７から挿入され、搬送ローラ１５により各槽７〜９を搬送されるＰＶＡフィルム６を洗浄、染色、硬膜処理する。第１〜第３水切りローラ対１１〜１３及び第１〜第３水切りブレード対２１〜２３により、各槽毎にＰＶＡフィルム６の表面に付着する処理液は除去されて、次の槽に送られる。図１に示すように、表面処理装置３で処理されたＰＶＡフィルム６は、湿潤な状態でテンター装置４に搬送される。テンター装置４は、ＰＶＡフィルム６を高温、高湿な雰囲気下で延伸する。延伸されたＰＶＡフィルム６は、出口１８から排出される。
【００１２】
図３に示すように、第１水切りローラ対１１は、２個の水切りローラ１１ａから構成され、ＰＶＡフィルム６を挟み込む構成になっている。第１水切りローラ対１１は、図示しないモータにより回転駆動される。同様にして、第２水切りローラ対１２、第３水切りローラ対１３も、２個の水切りローラ１２ａ、１３ａから構成され、図示しないモータにより回転駆動される。第１〜第３水切りローラ対１１〜１３は、各槽７〜９から搬送されてくるＰＶＡフィルム６を挟持搬送する。この挟持搬送によって、ＰＶＡフィルム６の表面に付着した液体が除去される。除去された液体は、各槽７〜９に戻される。なお、第１〜第３水切りローラ対１１〜１３は、駆動されなくてもよい。この場合、第１〜第３水切りローラ対１１〜１３は、ＰＶＡフィルム６から受ける駆動力でＰＶＡフィルム６と同速で回転する。
【００１３】
第１〜第３水切りローラ対１１〜１３は、配置位置を変更することができ、ＰＶＡフィルム６が各槽７〜９を通過後１０秒以内、好ましくは５秒以内、さらに好ましくは３秒以内、最も好ましくは各槽７〜９を通過した直後（例えば０．５秒）に到達する位置に配置される。したがって、ＰＶＡフィルム６の搬送速度Ｖに応じて、各槽７〜９の液体表面から第１〜第３水切りローラ対１１〜１３までの距離Ｄを決定する。例えば、ＰＶＡフィルム６の搬送速度Ｖが１００ｍｍ／ｓの場合には、各槽７〜９の液体表面から１０００ｍｍ以内に第１〜第３水切りローラ対１１〜１３を配置する。その際、好ましくは１００ｍｍ以内、さらに好ましくは６０ｍｍ以内に配置する。第１〜第３水切りローラ対１１〜１３の配置位置を変更することにより、ＰＶＡフィルム６の搬送速度、各槽７〜９の液面高さの変化に対応することができる。
【００１４】
各水切りローラ１１ａ〜１３ａは、ゴム製のものが用いられ、硬度は４０〜９０度、表面粗さは０．５〜５０Ｓ、線圧は１００〜１０００Ｎ／ｍである。なお、硬度は５０〜９０度、表面粗さは０．５〜１０Ｓ、線圧は１００〜５００Ｎ／ｍが好ましく用いられる。このことにより、水切りし過ぎて、ＰＶＡフィルム６の内部に浸透した液体まで除去してしまうことがなくなるとともに、フィルム表面を傷つけることがない。なお、ゴム以外の材質でも同等の硬度、表面粗さが得られるものであればよい。
【００１５】
図２及び図３に示すように、第１水切りブレード対２１は、楔形状の２個の水切りブレード２１ａから構成され、２個の水切りブレード２１ａはＰＶＡフィルム６の搬送方向Ａにずらした位置に、ＰＶＡフィルム６を挟み込むように配置されている。同様にして、第２水切りブレード対２２、第３水切りブレード対２３も、２個の水切りブレード２２ａ、２３ａから構成され、これら２個の水切りブレード２２ａ、２３ａは、ＰＶＡフィルム６の搬送方向Ａにずらして配置されている。ＰＶＡフィルム６を挟み込むことによって、ＰＶＡフィルム６の表面に付着した液体が除去され、各槽７〜９に戻される。
【００１６】
各水切りブレード２１ａ〜２３ａは、金属製、樹脂製、ガラス製またはセラミック製のものが用いられ、ＰＶＡフィルム６に接触する先端の半径Ｒは１ｍｍ、表面粗さは５Ｓである。なお、先端の半径Ｒは０．１〜１ｍｍ、表面粗さは５Ｓ以下が好ましく用いられる。このことにより、除去し過ぎて、ＰＶＡフィルム６の内部に浸透した液体まで除去してしまうことがなくなるとともに、フィルム表面を傷つけることがない。
【００１７】
図１に示すように、テンター装置４は、右レール３１と、左レール３２と、これらレール３１，３２に案内される無端チェーン（エンドレスチェーン）３３，３４とから構成されている。無端チェーン３３，３４には、把持具としてのクリップ３５が所定ピッチで多数取り付けられている。このクリップ３５はＰＶＡフィルム６の側縁部を把持しながら、図示しない駆動機構により各レール３１，３２に沿って移動することで、ＰＶＡフィルム６を延伸する。
【００１８】
テンター装置４は、予熱部４ａ、延伸部４ｂ、熱処理部４ｃに分かれており、予熱部４ａ、延伸部４ｂはＰＶＡフィルム６を延伸しやすくするために高温、高湿に保たれている。このテンター装置４では、右レール３１と、左レール３２が別個の屈曲した軌跡を描くことで、延伸されるＰＶＡフィルム６は長手方向に対して垂直でない方向に延伸され、斜めの配向軸をもつ光学用ポリマーフィルムとなる。
【００１９】
次に、本実施形態の作用を説明する。入口１７から挿入されたＰＶＡフィルム６は、処理装置３の洗浄槽７に搬送される。洗浄槽７には洗浄液が所定量貯留されており、搬送ローラ１５により洗浄槽７内を搬送すると、ＰＶＡフィルム６は洗浄処理される。洗浄処理されたＰＶＡフィルム６は、表面に水滴が付着した状態で第１水切りローラ対１１に搬送される。この時のＰＶＡフィルム６の搬送速度Ｖは、１００ｍｍ／ｓであり、第１水切りローラ対１１は、洗浄槽７の洗浄液面から６０ｍｍの位置に配置される。したがって、洗浄処理後のＰＶＡフィルム６は、洗浄槽７の洗浄液面を通過して０．６秒後に第１水切りローラ対１１に到達する。
【００２０】
第１水切りローラ対１１は、２個の水切りローラ１１ａによりＰＶＡフィルム６を挟持搬送する。この挟持搬送によって、ＰＶＡフィルム６の表面に付着した液体が除去され、洗浄槽７に戻される。第１水切りローラ対１１で表面の液体が除去されたＰＶＡフィルム６は、第１水切りブレード対２１に搬送される。第１水切りブレード対２１は、２個の水切りブレード２１ａにより、第１水切りローラ対１１で除去しきれなかったＰＶＡフィルム６の表面に付着している液体が除去され、洗浄槽７に戻される。
【００２１】
洗浄槽７で洗浄処理されたＰＶＡフィルム６は、染色槽８に搬送され、染色処理される。洗浄槽７と同様にして、染色槽８では、第２水切りローラ対１２、第２水切りブレード対２２により、染色処理されたＰＶＡフィルム６の表面に付着した液体が除去され、染色槽８に戻される。第１水切りローラ対１１と同様に、第２水切りローラ対１２は、染色槽８の染色液面から６０ｍｍの位置に配置される。
【００２２】
染色槽８で染色処理されたＰＶＡフィルム６は、硬膜槽９に搬送され、硬膜処理される。洗浄槽７と同様にして、硬膜槽９では、第３水切りローラ対１３、第３水切りブレード対２３により、硬膜処理されたＰＶＡフィルム６の表面に付着した液体が除去され、硬膜槽９に戻される。第１水切りローラ対１１と同様に、第３水切りローラ対１３は、硬膜槽９の水溶液面から６０ｍｍの位置に配置される。
【００２３】
処理装置３で洗浄、染色、硬膜処理されたＰＶＡフィルム６は、テンター装置４に搬送される。ＰＶＡフィルム６の側縁部は、クリップ３５により把持される。クリップ３５は、ＰＶＡフィルム６の側縁部を把持しながら、図示しない駆動機構により各レール３１，３２に沿って移動し、ＰＶＡフィルム６を延伸する。予熱部４ａ、延伸部４ｂはＰＶＡフィルム６を延伸しやすくするために高温、高湿に保たれている。延伸されたＰＶＡフィルム６は、出口１８付近でクリップ３５による把持が開放され、出口１８から排出される。
【００２４】
出口１８から排出されたＰＶＡフィルム６には、４５°延伸によって延伸軸が４５°傾いており、偏光膜として最適なものとなる。この偏光膜にＴＡＣフィルムを貼り合わせることにより、偏光板が製造される。
【００２５】
なお、上記実施形態では、フィルムの搬送速度を１００ｍｍ／ｓとし、各槽の液体面から各水切りローラ対までの距離を６０ｍｍとし、フィルムが各槽を通過して０．６秒後に各水切りローラ対に到達する構成にしたが、これに限定されることなく、搬送速度に応じて、１０秒以内に到達する位置であれば、距離は適宜変更してもよく、フィルムが各槽を通過した直後（例えば０．５秒後）に到達する位置に水切りローラ対を配置することが最も好ましい。
【００２６】
また、上記実施形態では、水切り部材として、水切りローラ対と水切りブレード対とを用いたが、これらは一方を用いてもよく、エアーナイフを用いてもよい。また、水切りローラ及び水切りブレードは対向させて１対設けたが、これらは千鳥に配置してもよい。さらに、一方の面に水切りローラを他方の面に水切りブレードを接触させる態様としてもよい。
【００２７】
さらに、上記実施形態では、処理装置３を洗浄槽７、染色槽８、硬膜処理槽９の３槽によって構成したが、必要に応じて着色槽等の新たな槽を追加してもよい。また、染色槽、硬膜槽を１槽に統合すること等により槽数を減らすことも可能である。
【００２８】
テンター装置４の出口１８でＰＶＡフィルム６の左右に進行速度差があると、出口１８におけるシワ、寄りが発生するため、左右のクリップ３５の速度差は、実質的に同速度であることが求められる。速度差は好ましくは１％以下であり、さらに好ましくは０．５％未満であり、最も好ましくは０．０５％未満である。ここで述べる速度とは、毎分当たりに左右各々のクリップ３５が進む軌跡の長さのことである。一般的なテンター装置等では、チェーンを駆動するスプロケットの歯の周期、駆動モータの周波数等に応じ、秒以下のオーダーで発生する速度ムラがあり、しばしば数％のムラを生ずるが、これらは本発明で述べる速度差には該当しない。
【００２９】
本発明の光学用ポリマーフィルム延伸機２により延伸することによって、ＰＶＡフィルム６は優れた偏光能を有する偏光膜として利用することができる。得られた偏光膜としてのＰＶＡフィルム６の両面又は片面に保護膜（保護フィルム）を接着剤層を介して設けることにより、偏光板が得られる。得られた偏光板は、優れた単板透過率及び偏光度を有する。したがって、液晶表示装置として用いる場合に、画像のコントラストを高めることができ、有利である。
【００３０】
なお、ポリビニルアルコールのケン化度は特に限定されないが、溶解性等の観点から８０〜１００ｍｏｌ％が好ましく、９０〜１００ｍｏｌ％が特に好ましい。またポリビニルアルコールの重合度は特に限定されないが、１０００〜１００００が好ましく、１５００〜５０００が特に好ましい。
【００３１】
延伸前のＰＶＡフィルム６の好ましい弾性率は、ヤング率で表して、０．０１ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下、更に好ましくは０．１ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下である。弾性率が低すぎると延伸時・延伸後の収縮率が低くなり、シワが消えにくくなり、また高すぎると延伸時にかかる張力が大きくなり、ＰＶＡフィルム６の両側縁部を保持する部分の強度を高くする必要が生じ、テンター装置４に対する負荷が大きくなる。
【００３２】
延伸前のＰＶＡフィルム６の厚味は特に限定されないが、フィルム把持の安定性、延伸の均質性の観点から、１μｍ〜１ｍｍが好ましく、２０〜２００μｍが特に好ましい。
【００３３】
本発明に用いられる染色剤としては、ヨウ素−ヨウ化カリウムで生成したＩ３−、Ｉ５−等の多ヨウ素イオンおよび／または有機二色性色素である。二色性色素の具体例としては、例えばアゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素、アントラキノン系色素等の色素系化合物を挙げることができる。水溶性のものが好ましいが、この限りではない。また、これらの二色性分子にスルホン酸基、アミノ基、水酸基などの親水性置換基が導入されていることが好ましい。二色性分子の具体例としては、例えばシー．アイ．ダイレクト．イエロー１２、シー．アイ．ダイレクト．オレンジ３９、シー．アイ．ダイレクト．オレンジ７２、シー．アイ．ダイレクト．レッド３９、シー．アイ．ダイレクト．レッド７９、シー．アイ．ダイレクト．レッド８１、シー．アイ．ダイレクト．レッド８３、シー．アイ．ダイレクト．レッド８９、シー．アイ．ダイレクト．バイオレット４８、シー．アイ．ダイレクト．ブルー ６７、シー．アイ．ダイレクト．ブルー９０、シー．アイ．ダイレクト．グリーン５９、シー．アイ．アシッド．レッド３７等が挙げられ、さらに特開昭６２−７０８０２号、特開平１−１６１２０２号、特開平１−１７２９０６号、特開平１−１７２９０７号、特開平１−１８３６０２号、特開平１−２４８１０５号、特開平１−２６５２０５号、特開平７−２６１０２４号の各公報記載の色素等が挙げられる。これらの二色性分子は遊離酸、あるいはアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン類の塩として用いられる。これらの二色性分子は２種以上を配合することにより、各種の色相を有する偏光子を製造することができる。偏光板として吸収軸を直交させた時に黒色を呈する化合物（色素）や黒色を呈するように各種の二色性分子を配合したものが単板透過率、偏光度とも優れており好ましい。本発明のＰＶＡフィルム延伸機２により延伸されたフィルムに対しては、特にヨウ素−ヨウ化カリウムで生成したＩ３−、Ｉ５−等の多ヨウ素イオンが好ましく使用される。
【００３４】
ヨウ素−ヨウ化カリウムで生成したＩ３−、Ｉ５−等の多ヨウ素イオンを偏光子として使用する場合、ヨウ素は０．１〜２０ｇ／ｌ、ヨウ化カリウムは１〜２００ｇ／ｌ、ヨウ素とヨウ化カリウムの質量比は１〜２００が好ましい。染色時間は１０〜５０００秒が好ましく、液温度は５〜６０℃が好ましい。
【００３５】
硬膜剤（架橋剤）としては、米国再発行特許第２３２８９７号に記載のものが使用できるが、ホウ酸、ホウ砂が実用的に好ましく用いられる。また、亜鉛、コバルト、ジルコニウム、鉄、ニッケル、マンガン等の金属塩も併せて用いることができる。
【００３６】
また、ＰＶＡフィルム６を延伸する速度は、単位時間当りの延伸倍率で表すと、１．１倍／分以上、好ましくは２倍／分以上で、早いほうが好ましい。また、長手方向の進行速度は、０．１ｍ／分以上、好ましくは１ｍ／分以上で、早いほうが生産性の観点から見て好ましい。いずれの場合も、上限は、延伸するＰＶＡフィルム６及びテンター装置４により異なる。
【００３７】
本発明の光学用ポリマーフィルム延伸機２において、ＰＶＡフィルム６の両側縁をクリップ３５により把持する際、把持しやすいようにＰＶＡフィルム６を張った状態にしておくことが好ましい。具体的には、ＰＶＡフィルム６の長手方向に張力をかけてフィルムを張るなどの方法が挙げられる。
【００３８】
延伸時の環境温度は、２５℃以上９０℃以下が好ましく、さらに好ましい温度範囲は４０℃以上９０℃以下である。
【００３９】
延伸時の湿度に関しては、調湿雰囲気下で延伸することが好ましく、より好ましくは５０％以上１００％以下、さらに好ましくは８０％以上１００％以下である。
【００４０】
本発明の光学用ポリマーフィルム延伸機２で得られた偏光膜には、各種機能膜を保護膜として直接片面または両面に貼合することができる。機能膜の例としては、λ／４板、λ／２板などの位相差膜、光拡散膜、偏光板と反対面に導電層を設けたプラスチックセル、異方性散乱や異方性光学干渉機能等をもつ輝度向上膜、反射板、半透過機能を持つ反射板等があげられる。
【００４１】
保護膜としては、上に述べた好ましい保護膜を一枚、または複数枚積層して用いることができる。偏光膜の両面に同じ保護膜を貼合しても良いし、両面に異なる機能、物性をもつ保護膜をそれぞれ貼合しても良い。また、片面のみに上記保護膜を貼合し、反対面には直接液晶セルを貼合するために、粘着剤層を直接設けて保護膜を貼合しないことも可能である。この場合粘着剤の外側には、剥離可能なセパレータフィルムを設けることが好ましい。
【００４２】
本発明の光学用ポリマーフィルム延伸機２で延伸を行うＰＶＡフィルム６としては、その膜厚が薄いものが多いが、ハンドリング時のＰＶＡフィルム６の裂け等のトラブルを回避するため、ＰＶＡフィルム６を延伸後、少なくとも片面に保護膜を貼り合わせ、後加熱する工程を有することが好ましい。具体的な貼り付け方法として、熱処理工程中、両端を保持した状態で接着剤を用いてＰＶＡフィルム６に保護膜を貼り付け、その後両端を耳きりする、耳きりの方法としては、刃物などのカッターで切る方法、レーザーを用いる方法など、一般的な技術を用いることができる。貼り合わせ直後に、接着剤を乾燥させるため、および偏光性能を良化させるために、加熱することが好ましい。加熱の条件としては、接着剤により異なるが、水系の場合は、３０℃以上が好ましく、さらに好ましくは４０℃以上１００℃以下、さらに好ましくは５０℃以上８０℃以下である。これらの工程は一貫した製造ラインで行われることが、性能上及び生産性を高くする上で好ましい。なお、上記実施形態ではテンター装置４内でＰＶＡフィルム６に保護膜を貼り付け、その後両端を耳きりしたが、ＰＶＡフィルム６がテンター装置４の出口１８から出た後に保護膜を貼り付け、その後両端を耳きりしてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、処理槽をＰＶＡフィルムが出たときから１０秒以内に、水切り部材を用いて付着液体を除去するから、延伸後のＰＶＡフィルムにムラが発生するのを防止することができる。また、ＰＶＡフィルムの付着液体を除去するから、延伸部でのフィルム噛み込みが安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した光学用ポリマーフィルム延伸機の概略を示す平面図である。
【図２】表面処理装置の概略を示す側面図である。
【図３】水切りローラ対と水切りブレード対とを示す斜視図である。
【符号の説明】
２ 光学用ポリマーフィルム延伸機
３ 処理装置
４ テンター装置
６ ＰＶＡフィルム
７ 水洗槽
８ 染色槽
９ 硬膜槽
１１〜１３ 第１〜第３水切りローラ対
１１ａ〜１３ａ 水切りローラ
２１〜２３ 第１〜第３水切りブレード対
２１ａ〜２３ａ 水切りブレード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for stretching an optical polymer film.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
JP 2002-86554 A
In recent years, the demand for polarizing plates has increased rapidly with the spread of liquid crystal display devices. As a method for producing this polarizing plate, an optical polymer film film such as PVA (polyvinyl alcohol) serving as a base material of a polarizer is passed through a washing tank, washed with a washing liquid, and passed through a dyeing tank, and then the dyeing liquid. In general, the dyeing treatment is performed, the film is passed through a dura cistern, stretched while being hardened in an aqueous solution of a hardener such as boric acid, and dried after stretching. A TAC film is bonded to both sides of the polarizing film thus prepared. Further, as disclosed in Patent Document 1, a method of obtaining a polarizing film by stretching a film in the air after performing various treatments such as dyeing and dura mater is also performed. As the optical polymer film, an appropriate polymer film soluble in a volatile solvent can be used, and polycarbonate, cellulose acylate, polysulfone, and the like are used in addition to PVA.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
According to such a stretching method, unevenness may occur in the polarizing plate as a product, and this improvement has been desired.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical polymer film stretching method and apparatus that eliminates the occurrence of stretching unevenness.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present inventor has intensively studied. As a result, the stretching unevenness is caused by the uneven distribution of moisture contained in the PVA film in each solution treatment stage before stretching, and the uneven distribution of moisture is caused by each treatment tank. It has been found that the treatment liquid remains on the PVA film surface at the outlet, and that when there are a plurality of treatment tanks, the distribution unevenness in the first treatment tank has the greatest influence on the stretching unevenness. For this reason, the present invention provides an optical polymer film stretching method in which a belt-shaped optical polymer film is stretched after passing through a treatment tank in which a liquid is stored, and when the optical polymer film comes out of the treatment tank. Before 10 seconds elapses, the liquid adhering to the optical polymer film is removed using a draining member.
[0007]
When there are a plurality of the treatment tanks, it is preferable to provide the draining member at least at the first treatment tank outlet. Further, when there are a plurality of the treatment tanks, it is preferable to provide the draining member at least at the final treatment tank outlet. Furthermore, it is preferable that the treatment tank is composed of a washing tank for washing the optical polymer film, a dyeing tank for dyeing, and a dura tank for hardening. Further, it is preferable that the optical polymer film is sequentially passed through a washing tank, a dyeing tank, and a dural tank, and then stretched in a gas atmosphere by a tenter. Further, the optical polymer film is preferably a polyvinyl alcohol film.
[0008]
In addition, as a result of the inventor's study, in the method of obtaining a polarizing film by stretching a film in the air as in Patent Document 1, the influence of uneven distribution of residual moisture on the stretching unevenness at the treatment tank outlet immediately before stretching. It was also found that is big. For this reason, in the stretching apparatus for optical polymer film of the present invention, the stretching apparatus for optical polymer film that stretches in a gas atmosphere by a tenter after passing the belt-shaped optical polymer film to the treatment tank in which the liquid is stored. In the above, a draining member for removing the liquid adhering to the optical polymer film is provided near the film outlet of the treatment tank. The draining member is preferably a draining roller or a draining blade.
[0009]
The draining roller is made of rubber, preferably having a hardness of 40 to 90 degrees, a surface roughness of 0.5 to 50 S, and a linear pressure of 100 to 1000 N / m. What is necessary is just to have equivalent hardness and surface roughness. The draining blade may be made of metal, resin, glass or ceramic, the radius of the tip contacting the optical polymer film may be 0.1 to 1 mm, and the surface roughness may be 5S or less. preferable.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the present invention, when a wet film after being subjected to a liquid bath treatment is stretched, a stretched film having a good surface condition can be obtained. An embodiment of oblique stretching, more preferably 45 ° stretching will be described. In addition, the uniaxial stretching, the biaxial stretching, and the multistage stretching which are general as a tenter are also effective. FIG. 1 is a schematic plan view showing an optical polymer film stretching machine 2 embodying the present invention. The optical polymer film stretching machine 2 includes a processing device 3 and a tenter device 4. Hereinafter, a stretching apparatus for a PVA (polyvinyl alcohol) film 6 serving as a base material for a polarizer, which is a typical example of an optical polymer film, will be taken up. As shown in FIG. 2, the processing apparatus 3 is provided with a cleaning tank 7, a dyeing tank 8, and a dura mater tank 9 in order from the upstream side (left side in the drawing) of the PVA film 6 in the conveyance direction. The cleaning tank 7 functions to remove dust adhering to the PVA film 6 and facilitate the immersion of the processing liquid in the subsequent processing tank. The first to third draining roller pairs 11 to 13 are provided at the outlets of the tanks 7 to 9, and the first to third draining rollers are disposed on the downstream side (upper side in the drawing) of the first to third draining roller pairs 11 to 13. Blade pairs 21 to 23 are provided. Each tank 7-9 is provided with a plurality of transport rollers 15, respectively, and transports the PVA film 6 into each tank 7-9. The first to third draining roller pairs 11 to 13 and the first to third draining blade pairs 21 to 23 may be air knife pairs.
[0011]
A cleaning solution is stored in the cleaning tank 7, an aqueous solution of a staining agent such as iodine is stored in the staining tank 8, and a predetermined amount of an aqueous solution of a hardening agent such as boric acid is stored in the dura mater tank 9. The PVA film 6 conveyed through the tanks 7 to 9 by the conveying roller 15 is washed, dyed, and hardened. By the first to third draining roller pairs 11 to 13 and the first to third draining blade pairs 21 to 23, the processing liquid adhering to the surface of the PVA film 6 is removed for each tank and sent to the next tank. . As shown in FIG. 1, the PVA film 6 processed by the surface treatment apparatus 3 is conveyed to the tenter apparatus 4 in a wet state. The tenter device 4 stretches the PVA film 6 in a high temperature and high humidity atmosphere. The stretched PVA film 6 is discharged from the outlet 18.
[0012]
As shown in FIG. 3, the first draining roller pair 11 includes two draining rollers 11 a and sandwiches the PVA film 6. The first draining roller pair 11 is rotationally driven by a motor (not shown). Similarly, the second draining roller pair 12 and the third draining roller pair 13 are also composed of two draining rollers 12a and 13a, and are driven to rotate by a motor (not shown). The first to third draining roller pairs 11 to 13 sandwich and convey the PVA film 6 conveyed from the respective tanks 7 to 9. The liquid adhering to the surface of the PVA film 6 is removed by this nipping conveyance. The removed liquid is returned to each tank 7-9. The first to third draining roller pairs 11 to 13 may not be driven. In this case, the first to third draining roller pairs 11 to 13 rotate at the same speed as the PVA film 6 by the driving force received from the PVA film 6.
[0013]
The first to third draining roller pairs 11 to 13 can change their arrangement positions, and within 10 seconds, preferably within 5 seconds, and more preferably within 3 seconds after the PVA film 6 passes through the tanks 7 to 9. Most preferably, it is arranged at a position that reaches immediately after passing through each of the tanks 7 to 9 (for example, 0.5 seconds). Therefore, according to the conveyance speed V of the PVA film 6, the distance D from the liquid surface of each tank 7-9 to the 1st-3rd draining roller pair 11-13 is determined. For example, when the conveyance speed V of the PVA film 6 is 100 mm / s, the first to third draining roller pairs 11 to 13 are arranged within 1000 mm from the liquid surfaces of the tanks 7 to 9. In that case, it arrange | positions preferably within 100 mm, More preferably, within 60 mm. By changing the arrangement positions of the first to third draining roller pairs 11 to 13, it is possible to cope with changes in the conveyance speed of the PVA film 6 and the liquid level heights of the tanks 7 to 9.
[0014]
Each draining roller 11a to 13a is made of rubber, has a hardness of 40 to 90 degrees, a surface roughness of 0.5 to 50 S, and a linear pressure of 100 to 1000 N / m. The hardness is preferably 50 to 90 degrees, the surface roughness is 0.5 to 10 S, and the linear pressure is preferably 100 to 500 N / m. As a result, the water is not drained excessively and the liquid that has penetrated into the PVA film 6 is not removed, and the film surface is not damaged. Any material other than rubber may be used as long as the same hardness and surface roughness can be obtained.
[0015]
As shown in FIGS. 2 and 3, the first draining blade pair 21 is composed of two wedge-shaped draining blades 21 a, and the two draining blades 21 a are shifted in the transport direction A of the PVA film 6. The PVA film 6 is sandwiched. Similarly, the second draining blade pair 22 and the third draining blade pair 23 are also composed of two draining blades 22 a and 23 a, and these two draining blades 22 a and 23 a are arranged in the conveyance direction A of the PVA film 6. They are staggered. By sandwiching the PVA film 6, the liquid adhering to the surface of the PVA film 6 is removed and returned to the tanks 7-9.
[0016]
Each of the draining blades 21a to 23a is made of metal, resin, glass or ceramic, and has a radius R of 1 mm at the tip contacting the PVA film 6 and a surface roughness of 5S. The tip radius R is preferably 0.1 to 1 mm, and the surface roughness is preferably 5S or less. As a result, it will not be removed excessively and even the liquid that has penetrated into the PVA film 6 will not be removed, and the film surface will not be damaged.
[0017]
As shown in FIG. 1, the tenter device 4 includes a right rail 31, a left rail 32, and endless chains (endless chains) 33 and 34 guided by the rails 31 and 32. A large number of clips 35 as gripping tools are attached to the endless chains 33 and 34 at a predetermined pitch. The clip 35 extends along the rails 31 and 32 by a driving mechanism (not shown) while gripping the side edge of the PVA film 6 to stretch the PVA film 6.
[0018]
The tenter device 4 is divided into a preheating unit 4a, a stretching unit 4b, and a heat treatment unit 4c, and the preheating unit 4a and the stretching unit 4b are kept at high temperature and high humidity in order to facilitate stretching of the PVA film 6. In this tenter device 4, the right rail 31 and the left rail 32 draw separate bent trajectories, so that the stretched PVA film 6 is stretched in a direction that is not perpendicular to the longitudinal direction and has an oblique orientation axis. It becomes an optical polymer film.
[0019]
Next, the operation of this embodiment will be described. The PVA film 6 inserted from the inlet 17 is conveyed to the cleaning tank 7 of the processing apparatus 3. A predetermined amount of cleaning liquid is stored in the cleaning tank 7, and when the inside of the cleaning tank 7 is transported by the transport roller 15, the PVA film 6 is cleaned. The cleaned PVA film 6 is conveyed to the first draining roller pair 11 with water droplets attached to the surface. The conveyance speed V of the PVA film 6 at this time is 100 mm / s, and the first draining roller pair 11 is disposed at a position 60 mm from the cleaning liquid level of the cleaning tank 7. Therefore, the PVA film 6 after the cleaning process reaches the first draining roller pair 11 0.6 seconds after passing the cleaning liquid surface of the cleaning tank 7.
[0020]
The first draining roller pair 11 sandwiches and conveys the PVA film 6 by two draining rollers 11a. By this nipping and conveying, the liquid adhering to the surface of the PVA film 6 is removed and returned to the cleaning tank 7. The PVA film 6 from which the surface liquid has been removed by the first draining roller pair 11 is conveyed to the first draining blade pair 21. In the first draining blade pair 21, the liquid adhering to the surface of the PVA film 6 that could not be removed by the first draining roller pair 11 is removed by the two draining blades 21 a and returned to the cleaning tank 7.
[0021]
The PVA film 6 cleaned in the cleaning tank 7 is conveyed to the dyeing tank 8 and dyed. Similarly to the washing tank 7, in the dyeing tank 8, the liquid attached to the surface of the dyed PVA film 6 is removed by the second draining roller pair 12 and the second draining blade pair 22, and returned to the dyeing tank 8. It is. Similar to the first draining roller pair 11, the second draining roller pair 12 is disposed at a position of 60 mm from the staining liquid surface of the staining tank 8.
[0022]
The PVA film 6 dyed in the dyeing tank 8 is transported to the dura mater 9 and subjected to dura mating. In the same manner as in the cleaning tank 7, in the hardening tank 9, the liquid attached to the surface of the PVA film 6 subjected to hardening is removed by the third draining roller pair 13 and the third draining blade pair 23. Return to 9. Similar to the first draining roller pair 11, the third draining roller pair 13 is disposed at a position of 60 mm from the aqueous solution surface of the dura mater 9.
[0023]
The PVA film 6 that has been cleaned, dyed, and hardened by the processing device 3 is conveyed to the tenter device 4. The side edge portion of the PVA film 6 is gripped by the clip 35. The clip 35 moves along the rails 31 and 32 by a driving mechanism (not shown) while gripping the side edge portion of the PVA film 6 to stretch the PVA film 6. The preheating part 4a and the extending part 4b are kept at a high temperature and high humidity in order to make the PVA film 6 easy to extend. The stretched PVA film 6 is released from the outlet 18 after being gripped by the clip 35 in the vicinity of the outlet 18.
[0024]
The PVA film 6 discharged from the outlet 18 has a stretching axis inclined by 45 ° by 45 ° stretching, and is optimal as a polarizing film. A polarizing plate is manufactured by attaching a TAC film to the polarizing film.
[0025]
In the above embodiment, the transport speed of the film is 100 mm / s, the distance from the liquid surface of each tank to each draining roller pair is 60 mm, and each draining roller is 0.6 seconds after the film passes through each tank. Although it was set as the structure which reaches | attains a pair, according to a conveyance speed, if it is a position which reaches | attains within 10 second according to a conveyance speed, distance may be changed suitably and the film passed each tank. Most preferably, the draining roller pair is disposed at a position that reaches immediately after (for example, 0.5 seconds later).
[0026]
Moreover, in the said embodiment, although the draining roller pair and the draining blade pair were used as a draining member, these may use one and an air knife may be used. In addition, although a pair of the draining roller and the draining blade are provided to face each other, they may be arranged in a staggered manner. Furthermore, it is good also as an aspect which makes a water draining roller contact one surface and a water draining blade on the other surface.
[0027]
Furthermore, in the said embodiment, although the processing apparatus 3 was comprised by three tanks, the washing tank 7, the dyeing tank 8, and the dura mater processing tank 9, you may add new tanks, such as a coloring tank, as needed. It is also possible to reduce the number of tanks by integrating the dyeing tank and the dura mater tank into one tank.
[0028]
If there is a difference in traveling speed between the left and right sides of the PVA film 6 at the outlet 18 of the tenter device 4, wrinkles and deviations occur at the outlet 18, so the speed difference between the left and right clips 35 is required to be substantially the same speed. It is done. The speed difference is preferably 1% or less, more preferably less than 0.5%, and most preferably less than 0.05%. The speed described here is the length of the trajectory that the left and right clips 35 travel per minute. In general tenter devices, etc., there are speed irregularities that occur on the order of seconds or less depending on the period of the sprocket teeth that drive the chain, the frequency of the drive motor, etc. This does not correspond to the speed difference described in the invention.
[0029]
By stretching with the optical polymer film stretching machine 2 of the present invention, the PVA film 6 can be used as a polarizing film having excellent polarizing ability. A polarizing plate is obtained by providing a protective film (protective film) on both sides or one side of the obtained PVA film 6 as a polarizing film via an adhesive layer. The obtained polarizing plate has excellent single plate transmittance and degree of polarization. Therefore, when used as a liquid crystal display device, the contrast of the image can be increased, which is advantageous.
[0030]
In addition, although the saponification degree of polyvinyl alcohol is not specifically limited, 80-100 mol% is preferable from viewpoints of solubility etc., and 90-100 mol% is especially preferable. The polymerization degree of polyvinyl alcohol is not particularly limited, but is preferably 1000 to 10,000, and particularly preferably 1500 to 5000.
[0031]
The preferable elastic modulus of the PVA film 6 before stretching is 0.01 MPa or more and 5000 MPa or less, more preferably 0.1 MPa or more and 500 MPa or less, expressed as Young's modulus. If the elastic modulus is too low, the shrinkage rate at the time of stretching will be low, and wrinkles will be difficult to disappear. If it is too high, the tension applied at the time of stretching will increase, and the strength of the part holding both side edges of the PVA film 6 will be increased. It is necessary to increase the load, and the load on the tenter device 4 increases.
[0032]
The thickness of the PVA film 6 before stretching is not particularly limited, but 1 μm to 1 mm is preferable and 20 to 200 μm is particularly preferable from the viewpoint of film holding stability and stretching homogeneity.
[0033]
The staining agent used in the present invention is polyiodine ions such as I3- and I5- produced with iodine-potassium iodide and / or organic dichroic dyes. Specific examples of dichroic dyes include, for example, dye compounds such as azo dyes, stilbene dyes, pyrazolone dyes, triphenylmethane dyes, quinoline dyes, oxazine dyes, thiazine dyes and anthraquinone dyes. Can be mentioned. A water-soluble one is preferred, but not limited thereto. Further, it is preferable that a hydrophilic substituent such as a sulfonic acid group, an amino group, or a hydroxyl group is introduced into these dichroic molecules. Specific examples of the dichroic molecule include C.I. Ai. direct. Yellow 12, sea. Ai. direct. Orange 39, sea. Ai. direct. Orange 72, sea. Ai. direct. Red 39, Sea. Ai. direct. Red 79, Sea. Ai. direct. Red 81, Sea. Ai. direct. Red 83, Sea. Ai. direct. Red 89, Sea. Ai. direct. Violet 48, C.I. Ai. direct. Blue 67, Sea. Ai. direct. Blue 90, Sea. Ai. direct. Green 59, Sea. Ai. Acid. Red 37 and the like, and further, JP-A-62-70802, JP-A-1-161202, JP-A-1-172906, JP-A-1-172907, JP-A-1-183602, JP-A-1-248105. And dyes described in JP-A-1-265205 and JP-A-7-261024. These dichroic molecules are used as free acids or alkali metal salts, ammonium salts, and salts of amines. By blending two or more of these dichroic molecules, it is possible to produce polarizers having various hues. A compound (pigment) that exhibits black when the absorption axis is orthogonal to the polarizing plate or a mixture of various dichroic molecules so as to exhibit black is excellent in both the single plate transmittance and the degree of polarization. For the film stretched by the PVA film stretching machine 2 of the present invention, polyiodine ions such as I3- and I5- produced with iodine-potassium iodide are particularly preferably used.
[0034]
When polyiodide ions such as I3- and I5- produced with iodine-potassium iodide are used as a polarizer, iodine is 0.1 to 20 g / l, potassium iodide is 1 to 200 g / l, iodine and iodide The mass ratio of potassium is preferably 1 to 200. The dyeing time is preferably 10 to 5000 seconds, and the liquid temperature is preferably 5 to 60 ° C.
[0035]
As the hardener (crosslinking agent), those described in US Reissue Patent No. 232897 can be used, but boric acid and borax are preferably used practically. In addition, metal salts such as zinc, cobalt, zirconium, iron, nickel, and manganese can be used together.
[0036]
Moreover, the speed at which the PVA film 6 is stretched is 1.1 times / minute or more, preferably 2 times / minute or more, and is preferably faster when expressed in terms of the draw ratio per unit time. Further, the traveling speed in the longitudinal direction is 0.1 m / min or more, preferably 1 m / min or more, and the higher one is preferable from the viewpoint of productivity. In any case, the upper limit differs depending on the PVA film 6 and the tenter device 4 to be stretched.
[0037]
In the optical polymer film stretching machine 2 of the present invention, when the both side edges of the PVA film 6 are gripped by the clips 35, the PVA film 6 is preferably stretched so that it can be easily gripped. Specifically, a method of tensioning the longitudinal direction of the PVA film 6 and stretching the film can be mentioned.
[0038]
The environmental temperature during stretching is preferably 25 ° C. or higher and 90 ° C. or lower, and more preferably 40 ° C. or higher and 90 ° C. or lower.
[0039]
The humidity during stretching is preferably stretched in a humidity-controlled atmosphere, more preferably 50% or more and 100% or less, and still more preferably 80% or more and 100% or less.
[0040]
The polarizing film obtained by the optical polymer film stretching machine 2 of the present invention can be directly bonded to one side or both sides with various functional films as protective films. Examples of functional films include retardation films such as λ / 4 plates and λ / 2 plates, light diffusion films, plastic cells with a conductive layer on the opposite side of the polarizing plate, anisotropic scattering and anisotropic optical interference Examples thereof include a brightness enhancement film having a function, a reflecting plate, a reflecting plate having a semi-transmissive function, and the like.
[0041]
As the protective film, one or more of the preferable protective films described above can be used. The same protective film may be bonded to both surfaces of the polarizing film, or protective films having different functions and physical properties may be bonded to both surfaces. Moreover, in order to paste the said protective film only on one side and to paste a liquid crystal cell directly on the opposite surface, it is also possible to provide an adhesive layer directly and not paste a protective film. In this case, it is preferable to provide a peelable separator film outside the pressure-sensitive adhesive.
[0042]
The PVA film 6 that is stretched by the optical polymer film stretching machine 2 of the present invention is often thin, but in order to avoid troubles such as tearing of the PVA film 6 during handling, the PVA film 6 is After stretching, it is preferable to have a step of attaching a protective film to at least one surface and post-heating. As a specific affixing method, a protective film is affixed to the PVA film 6 using an adhesive in a state where both ends are held during the heat treatment step, and then both ends are ear-cut. General techniques such as a method of cutting with a cutter and a method of using a laser can be used. Immediately after the bonding, heating is preferably performed to dry the adhesive and improve the polarization performance. The heating condition varies depending on the adhesive, but in the case of an aqueous system, it is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, further preferably 50 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. These steps are preferably performed on a consistent production line in terms of performance and productivity. In the above embodiment, a protective film is applied to the PVA film 6 in the tenter device 4 and then both ends are cut off. However, after the PVA film 6 comes out from the outlet 18 of the tenter device 4, a protective film is applied, and then You may listen to both ends.
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the attached liquid is removed using the draining member within 10 seconds from the time when the PVA film comes out of the treatment tank, it is possible to prevent the PVA film after stretching from becoming uneven. . Moreover, since the adhesion liquid of a PVA film is removed, the film biting in an extending part is stabilized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view schematically showing an optical polymer film stretching machine embodying the present invention.
FIG. 2 is a side view schematically showing a surface treatment apparatus.
FIG. 3 is a perspective view showing a pair of draining rollers and a pair of draining blades.
[Explanation of symbols]
2 Optical Polymer Film Stretcher 3 Processing Device 4 Tenter Device 6 PVA Film 7 Water Washing Tank 8 Dyeing Tank 9 Dura Tank 11-13 First to Third Draining Roller Pairs 11a-13a Draining Rollers 21-23 First to Third Draining blade pair 21a-23a Draining blade
