JP2008015000A - 偏光フィルムの湿式延伸製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学的均一性、厚さの均一性を得ながら、生産性を大きく向上させる偏光フィルムの湿式延伸製造方法の提供。
【解決手段】第１延伸用ロール３３、第２延伸用ロール３４及び第３延伸用ロール３５の内の少なくとも１つの延伸用ロールの位置を変更可能にし、第１延伸用ロール３３及び第３延伸用ロール３５の内の一方の延伸用ロールを第２延伸用ロール３４に密着させて、第１延伸用ロール３３及び第３延伸用ロール３５の内の他方の延伸用ロールと第２延伸用ロール３４との間のみでポリビニールアルコール系フィルム３に延伸を与える１段延伸状態と、一方の延伸用ロールを第２延伸用ロール３４から所定距離だけ離反させて、他方の延伸用ロールと第２延伸用ロール３４との間での延伸に加え、第２延伸用ロール３４と一方の延伸用ロールとの間でも延伸を与える２段延伸状態とを切換え設定することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、ポリビニールアルコール系フィルムに延伸を与えて偏光フィルムとなす偏光フィルムの湿式延伸製造方法及びその装置に関するものである。

偏光フィルムは、フィルム状をなす偏光板であり、自然光の所定の振動方向の光のみを透過させ、他の振動方向の光を吸収する機能を有する一種の光学フィルターである。偏光フィルムは、液晶表示装置において液晶と組み合わせることで情報表示を可能とする。このような液晶表示装置は、パーソナルコンピュータの表示器、モニター、テレビジョン、携帯電話の表示器、小型携帯端末器（ＰＤＡ）、家庭電化製品の表示器、自動車の計器・表示器、機械類の計器・表示器、時計、電気卓上計算機等に広く用いられている。

偏光フィルムは、一般に二色性を有するヨウ素等の二色性物質をポリビニールアルコール系フィルム（以下、「ＰＶＡ系フィルム」ともいう。）に染着させた後に、縦方向に一軸延伸をかけて配向させるか、ＰＶＡ系フィルムを一軸延伸により配向後、二色性を有するヨウ素等の二色性物質を染着させて偏光性能を付与したもので、偏光軸と吸収軸とを有する。

作製された偏光フィルムは偏光素子と一般に呼ばれ、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）系のものが用いられる。ここで、ポリビニールアルコール系フィルムとは、ポリビニールアルコール又はポリビニールホルマール，ポリビニールアセタール等の誘導体からなるフィルムである。

そして、偏光素子の両面には、図６に示すように、光の透過性が高い防湿性フィルム、例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムを保護層として積層するなどしている。これは、湿度によつてＰＶＡ系偏光フィルムが加水分解し偏光度が落ちるの防止する必要性に応じると共に、一軸方向に大きく延伸すると薄くなり、平面性維持が困難になるためである。

一軸延伸法によるＰＶＡ系偏光フィルムの製造法には、乾式延伸法と湿式延伸法とがあるが、偏光特性に優れる偏光フィルムが得られることから、現在、湿式延伸法が主流である。

乾式延伸法としては、特許文献１に記載されるものが知られている。これは、図７（ａ），（ｂ）に示すように、未配向フィルム１１１ａを加熱ロール１２２を用いて加熱し、ロール１２１又はロール１２３のロール間の周速差により延伸を行つて配向フィルム１１１ｂとしている。ロール１２１（低速）と熱ロール１２２（高速）の周速差により延伸を行う場合には後方に張力が付与され、ロール１２３（高速）と熱ロール１２２（低速）の周速差により延伸を行う場合には前方に張力が付与される。図７（ａ）のロール間距離Ｌは、後方に張力を付与する場合には、ロール１２１とポリビニールアルコール系フィルムとの最終接触点と熱ロール１２２とポリビニールアルコール系フィルムとの最始接触点との直線距離をいい、前方に張力を付与する場合には、熱ロール１２２とポリビニールアルコール系フィルムとの最終接触点とロール１２３とポリビニールアルコール系フィルムとの最始接触点との直線距離をいう、としている。

湿式延伸法としては、特許文献２に記載されるものが知られている。これは、二色性染料が吸着されたポリビニールアルコール系フィルムをホウ酸水溶液中で多段階に分けて一軸延伸し、このホウ酸水溶液中で一軸延伸されたポリビニール系フィルムを乾燥することを特徴としている。

延伸は、例えば二段階に延伸する。二段階に延伸する場合、一段ごとの延伸倍率は前後のロールでの送り速度比と同じであり、一段目のロールと二段目のロールとの延伸倍率を２．５とし、二段目のロールと三段目のロールとの延伸倍率を２．０とすれば、一段目のロールから三段目のロールまでの全延伸倍率は５．０倍となる。なお、一段の延伸倍率は比較的小さくして多段に分けて延伸しかつ延伸時の延伸用ロール間隔を比較的短くすることで偏光特性が向上する、としている。
特開２００２−３２６２７８号公報 特開２００１−３３７２２４号公報

特許文献１に記載される偏光フィルムの延伸製造方法にあつては、乾式延伸法であると共に、熱ロール１２２の前後に未配向フィルム１１１ａを挟むように対をなすロールを配置し、ロール１２１（低速）と熱ロール１２２（高速）の周速差により延伸を行う場合には後方に張力を付与させ、ロール１２３（高速）と熱ロール１２２（低速）の周速差により延伸を行う場合には前方に張力を付与させ、加熱ロール１２２の後方に張力を付与する延伸と、前方に張力を付与する延伸とが可能なのみで、延伸用ロールの位置を変更可能な構造とはなつていない。

このため、１段延伸状態を与えるとき、延伸に関与しない一方のロール１２１を熱ロール１２２に密着させて、ポリビニールアルコール系フィルムの熱ロール１２２に対する滑りを抑制することができず、熱ロール１２２と一方のロール１２１との間でも延伸が生じ易く、正確な延伸倍率を与えることが困難であるという技術的課題がある。

加えて、熱ロール１２２にはポリビニールアルコール系フィルムを押し付ける圧着ロールが付属されず、ポリビニールアルコール系フィルムが熱ロール１２２に対して滑りを生じ易いという技術的課題もある。すなわち、熱ロール１２２の前後に配設する対をなすロール１２１の位置が固定されていると共に熱ロール１２２には圧着ロールが付属されていないため、例えば後方に張力を付与させてロール１２１（低速）と熱ロール１２２（高速）の周速差により延伸を行う場合には、熱ロール１２２に対して未配向フィルム１１１ａに滑りを生じ易く、後方のみならず前方にも張力が付与され、正確な位置での延伸を与えることが不可能になる。

また、ポリビニールアルコール系フィルムは、対をなすロール１２１の間に通してあるのみで対をなすロール１２１の両者に対して点接触状態にあるため、対をなすロール１２１の間でのポリビニールアルコール系フィルムの滑りを抑制する機能に劣るという技術的課題もある。更に、３段延伸法の適用の余地が無い。

特許文献２に記載される湿式延伸法にあつては、多段階に分けて一軸延伸する方法について記載し、前後のロールでの送り速度比によつて延伸倍率を与えるとしているが、具体的なロール配置に関する記載は存在していない。このため、上述した特許文献１に記載される乾式延伸法の技術的課題を解決するものではない。このため、偏光フィルムの光学的均一性（単体透過率、直交透過率、偏光度など）、厚さの均一性が高度に得られると共に、生産性を大きく向上させる偏光フィルムの湿式延伸製造方法及び装置とはなつていない。

本発明は、湿式延伸法の問題点である光学的均一性、厚さの均一性を得ながら、生産性を大きく向上させる偏光フィルムの湿式延伸製造方法及びその装置の提供を目的としている。

請求項１に係る発明は、延伸槽３２の中に、それぞれ回転駆動される第１延伸用ロール３３、第２延伸用ロール３４及び第３延伸用ロール３５を順次に配置すると共に、延伸槽３２の溶液中に浸漬させたポリビニールアルコール系フィルム３を第１延伸用ロール３３、第２延伸用ロール３４及び第３延伸用ロール３５に順次に巻き付けて、第１延伸用ロール３３と第２延伸用ロール３４との間及び第２延伸用ロール３４と第３延伸用ロール３５との間の内の少なくとも一方で該フィルム３を延伸させて偏光フィルムにする偏光フィルムの湿式延伸製造方法であつて、
第１延伸用ロール３３、第２延伸用ロール３４及び第３延伸用ロール３５の内の少なくとも１つの延伸用ロールの位置を変更可能にし、
第１延伸用ロール３３及び第３延伸用ロール３５の内の一方の延伸用ロールを第２延伸用ロール３４に密着させて、第１延伸用ロール３３及び第３延伸用ロール３５の内の他方の延伸用ロールと第２延伸用ロール３４との間のみでポリビニールアルコール系フィルム３に延伸を与える１段延伸状態と、
一方の延伸用ロールを第２延伸用ロール３４から所定距離だけ離反させて、他方の延伸用ロールと第２延伸用ロール３４との間での延伸に加え、第２延伸用ロール３４と一方の延伸用ロールとの間でも延伸を与える２段延伸状態とを切換え設定することができることを特徴とする偏光フィルムの湿式延伸製造方法である。
請求項２の発明は、前記第１延伸用ロール３３、第２延伸用ロール３４及び第３延伸用ロール３５のそれぞれに圧着ロール３８ａ，３８ｂ，３８ｃが付属され、ポリビニールアルコール系フィルム３が、第１の圧着ロール３８ａによつて第１延伸用ロール３３に押し付けられ、第２の圧着ロール３８ｂによつて第２延伸用ロール３４に押し付けられ、第３の圧着ロール３８ｃによつて第３延伸用ロール３５に押し付けられていることを特徴とする請求項１の偏光フィルムの湿式延伸製造方法である。
請求項３の発明は、前記第１，第２及び第３の圧着ロール３８ａ，３８ｂ，３８ｃが、それぞれ前記第１延伸用ロール３３、第２延伸用ロール３４及び第３延伸用ロール３５の上側に配置され、ポリビニールアルコール系フィルム３が、第１の圧着ロール３８ａに上側から巻き付けられ、第１の圧着ロール３８ａの下側から繰り出されるポリビニールアルコール系フィルム３が、第２の圧着ロール３８ｂと第２延伸用ロール３４との間を通過して、第３延伸用ロール３５に下側から巻き付けられた後、第３の圧着ロール３８ｃに下側から巻き付けられて繰り出されることを特徴とする請求項２の偏光フィルムの湿式延伸製造方法である。
請求項４の発明は、前記延伸槽３２の中に、それぞれ回転駆動される第４延伸用ロール３６及び第５延伸用ロール３７が配置され、第３の圧着ロール３８ｃから繰り出されるポリビニールアルコール系フィルム３が、第４延伸用ロール３６及び第５延伸用ロール３７に順次に巻き付けられ、第４延伸用ロール３６と第５延伸用ロール３７との間でポリビニールアルコール系フィルム３を延伸させることが可能であることを特徴とする請求項１，２又は３の偏光フィルムの湿式延伸製造方法である。
請求項５の発明は、ポリビニールアルコール系フィルム３を３〜６倍以上に延伸させ、該フィルム３の幅方向収縮率を１５〜３０％以下にすることを特徴とする請求項１，２，３又は４の偏光フィルムの湿式延伸製造方法である。
請求項６の発明は、溶液を収容する延伸槽３２と、
延伸槽３２の中に順次に配置され、それぞれ回転駆動される第１延伸用ロール３３、第２延伸用ロール３４及び第３延伸用ロール３５とを備え、
溶液中に浸漬させたポリビニールアルコール系フィルム３を第１延伸用ロール３３、第２延伸用ロール３４及び第３延伸用ロール３５に順次に巻き付けて、第１延伸用ロール３３と第２延伸用ロール３４との間及び第２延伸用ロール３４と第３延伸用ロール３５との間の内の少なくとも一方でポリビニールアルコール系フィルム３を延伸させて偏光フィルムにする偏光フィルムの湿式延伸製造装置であつて、
第１延伸用ロール３３、第２延伸用ロール３４及び第３延伸用ロール３５の内の少なくとも１つの延伸用ロールの位置が変更可能であり、
第１延伸用ロール３３及び第３延伸用ロール３５の内の一方の延伸用ロールを第２延伸用ロール３４に密着させて、第１延伸用ロール３３及び第３延伸用ロール３５の内の他方の延伸用ロールと第２延伸用ロール３４との間のみでポリビニールアルコール系フィルム３に延伸を与える１段延伸状態と、
一方の延伸用ロールを第２延伸用ロール３４から所定距離だけ離反させて、他方の延伸用ロールと第２延伸用ロール３４との間での延伸に加え、第２延伸用ロール３４と一方の延伸用ロールとの間でも延伸を与える２段延伸状態とを切換え設定することができることを特徴とする偏光フィルムの湿式延伸製造装置である。
請求項７の発明は、前記第１延伸用ロール３３、第２延伸用ロール３４及び第３延伸用ロール３５のそれぞれに圧着ロール３８ａ，３８ｂ，３８ｃが付属され、ポリビニールアルコール系フィルム３が、第１の圧着ロール３８ａによつて第１延伸用ロール３３に押し付けられ、第２の圧着ロール３８ｂによつて第２延伸用ロール３４に押し付けられ、第３の圧着ロール３８ｃによつて第３延伸用ロール３５に押し付けられていることを特徴とする請求項６の偏光フィルムの湿式延伸製造装置である。
請求項８の発明は、前記第１，第２及び第３の圧着ロール３８ａ，３８ｂ，３８ｃが、それぞれ前記第１延伸用ロール３３、第２延伸用ロール３４及び第３延伸用ロール３５の上側に配置され、ポリビニールアルコール系フィルム３が、第１の圧着ロール３８ａに上側から巻き付けられ、第１の圧着ロール３８ａの下側から繰り出されるポリビニールアルコール系フィルム３が、第２の圧着ロール３８ｂと第２延伸用ロール３４との間を通過して、第３延伸用ロール３５に下側から巻き付けられた後、第３の圧着ロール３８ｃに下側から巻き付けられて繰り出されることを特徴とする請求項７の偏光フィルムの湿式延伸製造装置である。

独立請求項１及び６に係る発明によれば、１段延伸状態と２段延伸状態とを切換え設定することが可能である。そして、第１延伸用ロール及び第３延伸用ロールの内の一方の延伸用ロールをフィルムを介在させて第２延伸用ロールに密着させて、第１延伸用ロール及び第３延伸用ロールの内の他方の延伸用ロールと第２延伸用ロールとの間のみでポリビニールアルコール系フィルムに延伸を与える１段延伸状態を与えれば、ネックイン現象を抑制することができ、幅方向縮寸に起因する縦皺の発生も抑制され、幅方向の厚さが均一になる。しかして、幅方向（ＴＤ方向）の厚さの不均一に起因して、光学特性がフィルム幅方向での差異となることが抑制される。

また、一方の延伸用ロールを第２延伸用ロールから所定距離だけ離反させて、他方の延伸用ロールと第２延伸用ロールとの間での延伸に加え、第２延伸用ロールと一方の延伸用ロールとの間でも延伸を与える２段延伸状態を切換え設定することにより、フィルムの破断を抑制する延伸が可能になる。また、延伸距離が長い場合には、自由に伸び縮みし易いことから伸縮する現象を生じ易く、ポリビニールアルコール系フィルムの分子配向を大きく狂わせ、分子組成にもバラツキを生じ、色ムラにもなるが、２段延伸状態とすることにより、分子組成の均一性を向上させることができると共に、色ムラを抑制することができる。また、２段延伸状態とすることにより、ネックインを抑制させ、フィルム幅方向厚みが中央が薄く、両側部が厚くなる現象をも抑制することができる。その結果、偏光フィルムの光学的均一性及び厚さの均一性が高度に得られる。また、ポリビニールアルコール系フィルムは、その重合度が低いと破断し易くなるが伸び易いことが知られているが、重合度が低いポリビニールアルコール系フィルムにおいて、急激なストレスを掛けることに起因してフィルムが破断することも防止することができるため、生産性を大きく向上させることが可能になる。

かくして、使用するポリビニールアルコール系フィルムの特性に合わせて１段延伸状態又は２段延伸状態を与え、品質良好な偏光フィルムを得ることが可能になる。

請求項２，７に係る発明によれば、ポリビニールアルコール系フィルムが、第１の圧着ロールによつて第１延伸用ロールに押し付けられ、第２の圧着ロールによつて第２延伸用ロールに押し付けられ、第３の圧着ロールによつて第３延伸用ロールに押し付けられているので、ポリビニールアルコール系フィルムの滑りを抑制して、所定の延伸区域にて正確な延伸倍率を与えることができ、ひいては高品質の偏光フィルムを得ることが可能になる。

請求項３，８に係る発明によれば、ビニールアルコール系フィルムが、第１の圧着ロール，第１延伸用ロール及び第３延伸用ロール，第３の圧着ロールに長く巻き付けられることになり、ポリビニールアルコール系フィルムの滑りを更に抑制して、所定の延伸区域にて更に正確な延伸倍率を与えることが可能になり、ひいては高品質の偏光フィルムを得ることが可能になる。

請求項４に係る発明によれば、第４延伸用ロールと第５延伸用ロールとの間でポリビニールアルコール系フィルムを延伸させることが可能であるから、３段延伸状態を切換え設定することが可能になり、フィルムの破断を更に抑制する延伸が可能になる。かくして、使用するポリビニールアルコール系フィルムの特性に合わせた延伸状態を与え、品質良好な偏光フィルムを得ることが可能になる。

図１〜図５は、本発明に係る偏光フィルムの湿式延伸製造装置の１実施の形態を示す。図１中において符号１は偏光フィルムの湿式延伸製造装置の全体を示すが、偏光素子乾燥機４０までを示し、トリアセチルセルロース等の保護フィルム貼り合わせ等の次工程は省略してある。湿式延伸法は、ポリビニールアルコール系フィルム３を延伸前後で溶液中に浸漬させ、フィルム３の吸水性を生かし、短時間で膨潤させ、その後、フィルム３に加熱及び冷却を施すことなく延伸部の前後に設置したロールの周速度差により延伸し、偏光フィルムとなす。勿論、乾式延伸法における加熱ロールは使用しない。

２７は巻き取り状態のポリビニールアルコール系フィルム原反、２８ａ〜２８ｇはニップロール、２９は膨潤槽、３０は染着槽、３１は洗浄槽（架橋槽）、３２は延伸槽、３３は延伸基準ロールとなる第１延伸用ロール、３４は第２延伸用ロール、３５は第３延伸用ロール、３６は延伸基準ロールとなる第４延伸用ロール、３７は第５延伸用ロール、３８ａ〜３８ｅは圧着ロール、３９は洗浄槽（補色槽）、４０は偏光素子乾燥機、４１は乾燥後の偏光素子、各５０は案内ロールである。

ＰＶＡ系フィルム原反２７からのＰＶＡ系フィルム３は、所定の張力かつ所定の速度でニップロール２８ａによつて巻き出され、膨潤槽２９内に送られる。膨潤槽２９内には所定温度でミネラル分、雑菌、色度、濁度、臭気、ＰＨ値等を基準値以下に維持した生産水又は純水が収容され、ＰＶＡ系フィルム３の表面の汚れやブロッキング防止剤等を洗浄すると共に、ＰＶＡ系フィルム３を膨潤させることで、染色ムラ等の不均一性を防止する作用を有する。膨潤槽２９の溶液には、ヨウ化カリウム、ホウ酸、柔軟剤等を適宜に加えることもあり、また、膨潤槽２９において低倍率で延伸することも可能である。膨潤槽２９で低張力状態で処理されたＰＶＡ系フィルム３は、一般に、幅が最大で２３％程自然拡幅し、厚さは７５μｍ（原反２７の厚さ）を基準として１６〜１９μｍ増加する。また、吸水することにより重量も７０〜９０％増加する。

膨潤槽２９の溶液中を通過したＰＶＡ系フィルム３は、膨潤槽２９の前端部のニップロール２８ｂによつてフィルム３の両面の余剰水を水切りし、次工程の染着槽３０にニップロール２８ｃの駆動力で低張力状態で送られる。染着槽３０内の溶液は膨潤槽２９と同条件の生産水又は純水に二色性を有するヨウ素等の二色性物質を微小量加えた液で、ポリビニールアルコール分子鎖間にヨウ素イオンを着床させる。

また、ポリビニールアルコール系フィルム３の両面に余剰に付着した染料及び架橋剤を生産水又は純水で洗浄し、洗浄槽（架橋槽）３１の前端部に配置したニップロール２８ｄで水切りを行い、染着、架橋後のポリビニールアルコール系フィルム３は１つの延伸槽３２に送られる。なお、洗浄槽（架橋槽）３１でも低倍率で延伸することが可能である。

延伸槽３２では、膨潤槽２９と同様の生産水又は純水に、ホウ素化合物、ヨウ化物等を微小含有させた水溶液を用い、５０℃位まで加温された貯留溶液中で、ロール装置２により、ポリビニールアルコール系フィルム３に縦方向（前後方向）に一軸延伸をかける。後端部のニップロール２８ｄによつて延伸槽３２に送り込まれるポリビニールアルコール系フィルム３は、後端位置の案内ロール５０によつて溶液中に導かれ、ロール装置２によつて延伸された後、再度、前端位置の案内ロール５０によつて溶液中に導かれ、前端部のニップロール２８ｅによつて洗浄槽（補色槽）３９に導入される。

ロール装置２は、図２に示す３つの延伸用ロール３３，３４，３５を順次に有する第１の延伸ロール組、及び図４に示す２つの延伸用ロール３６，３７を順次に有する第２の延伸ロール組を備える。これらの延伸用ロール３３，３４，３５，３６，３７は、溶液中に浸漬され、それぞれ図外の回転駆動源によつて個別に回転駆動される駆動ロールであり、個別に遊動ロールである圧着ロール３８ａ〜３８ｅを付属している。各延伸用ロール３３，３４，３５，３６，３７は、各々独立した速度可変なモータを付属し、各ロール３３，３４，３５，３６，３７単独での比率運転と張力制御が可能である。圧着ロール３８ａ〜３８ｅについても、接触すべき延伸用ロール３３，３４，３５，３６，３７の周速に合わせて個別に回転数を制御することが可能な駆動ロールとすることが可能である。

第１の延伸ロール組を構成する延伸用ロール３３，３４，３５では、ほぼ同一水平面上に平行配置する中心軸が前後方向に移動及び固定可能であり、所定位置で回転自在に支持し、第１，第２延伸用ロール３３，３４の間、及び第２，第３延伸用ロール３４，３５の間に任意のロール間隙を設定可能になつている。図２に示す状態は、第１，第２延伸用ロール３３，３４の間にロール間隙Ｇ１を設定し、第２，第３延伸用ロール３４，３５の間をフィルム３を介在させて密着させてロール間隙を零に設定している。

すなわち、溶液を収容する延伸槽３２の中に、第１延伸用ロール３３（第１駆動ロール）、第２延伸用ロール３４（第２駆動ロール）及び第３延伸用ロール３５（第３駆動ロール）を配置すると共に、後端位置の案内ロール５０を経て延伸槽３２の溶液中に浸漬させたポリビニールアルコール系フィルム３を第１延伸用ロール３３、第２延伸用ロール３４及び第３延伸用ロール３５に順次に巻き付けて、第１延伸用ロール３３と第２延伸用ロール３４との間及び第２延伸用ロール３４と第３延伸用ロール３５との間の内の少なくとも一方でフィルム３を延伸させて偏光フィルムにすることができる。そして、第１延伸用ロール３３、第２延伸用ロール３４及び第３延伸用ロール３５のそれぞれに第１，第２及び第３の圧着ロール３８ａ，３８ｂ，３８ｃが付属されているので、ポリビニールアルコール系フィルム３が、第１の圧着ロール３８ａによつて第１延伸用ロール３３に押し付けられ、第２の圧着ロール３８ｂによつて第２延伸用ロール３４に押し付けられ、第３の圧着ロール３８ｃによつて第３延伸用ロール３５に押し付けられている。

具体的には、第１，第２及び第３の圧着ロール３８ａ，３８ｂ，３８ｃが、それぞれ第１延伸用ロール３３、第２延伸用ロール３４及び第３延伸用ロール３５の上側に配置され、ポリビニールアルコール系フィルム３が、第１の圧着ロール３８ａに上側から巻き付けられて第１の圧着ロール３８ａと第１延伸用ロール３３との間に通され、第１延伸用ロール３３に巻き付けられて、第２の圧着ロール３８ｂと第２延伸用ロール３４との間を通つて第３延伸用ロール３５に下側から巻き付けられて第３の圧着ロール３８ｃと第３延伸用ロール３５との間を通つて第３の圧着ロール３８ｃに巻き付けられ、第３の圧着ロール３８ｃの上側から導出されて、中間位置の案内ロール５０に導かれている。しかして、ポリビニールアルコール系フィルム３は、対をなす第１の圧着ロール３８ａ及び第１延伸用ロール３３において逆Ｓ字状に巻き付けられ、対をなす第３延伸用ロール３５及び第３の圧着ロール３８ｃにおいてＳ字状に巻き付けられている。なお、対をなす第４の圧着ロール３８ｄ及び第４延伸用ロール３６においても逆Ｓ字状に巻き付けられている。

各延伸用ロール３３，３４，３５，３６，３７の材質は、金属ロールにニトリルゴム（ＮＢＲ）又はエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）を被着したライニングロールが望ましいが、硬質クロームメッキを施した金属ロールとしてもよい。

各圧着ロール３８ａ〜３８ｅの表面素材は延伸用ロール３３〜３７と同質のゴムライニングロールであり、また、表面粗度も同じでよい。

しかして、圧着ロール３８ａ〜３８ｅは、溶液中のポリビニールアルコール系フィルム３が延伸用ロール３３，３４，３５，３６，３７と滑りを生じないように押圧させる機能を主として有し、また、Ｓ字状にポリビニールアルコール系フィルム３を巻き付けた圧着ロール３８ａ，３８ｃ，３８ｄは、対応する延伸用ロール３３，３５，３６へのポリビニールアルコール系フィルム３の巻き付け長さを増加させて滑りを抑制すると共に、ポリビニールアルコール系フィルム３による上方への押圧力を支持するバックアップロールとしての機能を併有する。なお、圧着ロール３８ａ〜３８ｅの容量決定値は、全幅でポリビニールアルコール系フィルム３が張力により完全破断可能な容量とした。

このような第１の延伸ロール組（３３〜３５）及び第２の延伸ロール組（３６，３７）を適宜の周速にて駆動することにより、１段延伸法、２段延伸法、３段延伸法の適用が可能になる。

１段延伸法は、第１の延伸ロール組の一対の延伸用ロール３３，３４の間のみで一軸延伸を施すことによつて実施される。従つて、他の延伸用ロール３４，３５，３６，３７の周速は同一に設定する。このとき、対をなす延伸用ロール３５及び圧着ロール３８ｂを一体的に前後に水平移動させ、延伸用ロール３５をフィルム３を挟んで延伸用ロール３４に密着させることにより、延伸用ロール３５は、圧着ロール３８ｂと共に延伸用ロール３４に対するポリビニールアルコール系フィルム３の滑りを防止するように機能する。

１段延伸法において、図２に示す第１，第２延伸用ロール３３，３４の周速を５．２倍とすれば、ポリビニールアルコール系フィルム３は５．２倍に一軸延伸されることになる。延伸時のネックイン（延伸による幅方向収縮）については、ロール間隙Ｇ１によつて延伸距離Ｓ１（スパン）と共に決定される。仮に、延伸用ロールの外径を３１０ｍｍとした場合、ロール間隙Ｇ１を１ｍｍとすれば、延伸距離Ｓ１（スパン）は約２５ｍｍであり、延伸後のＰＶＡ偏光素子の幅方向収縮は約５％となつた。この数値は、ポリビニールアルコール系フィルム３の重合度、延伸用ロールの間隙Ｇ１（延伸距離Ｓ１）の変化に加え、溶液温度、溶液中のホウ素化合物、ヨウ化物の濃度等により変化するものである。

２段延伸法は、図３に示すように、第１，第２延伸用ロール３３，３４の間での一軸延伸に加え、第２，第３延伸用ロール３４，３５の間での一軸延伸によつて実施される。従つて、第３〜第５延伸用ロール３５，３６，３７の周速は同一に設定する。このとき、対をなす第３延伸用ロール３５及び圧着ロール３８ｃを一体的に図２上で右方に前方移動させ、第３延伸用ロール３５を第２延伸用ロール３４から離反させることにより、延伸用ロール３４，３５の間に、図３に示す延伸距離Ｓ２を形成する。

なお、１段延伸法は、第１，第２延伸用ロール３３，３４の間で一軸延伸を施すことに代えて、第２，第３延伸用ロール３４，３５の間で一軸延伸を施すことでも実施することができる。従って、１段延伸法は、第１延伸用ロール３３、第２延伸用ロール３４及び第３延伸用ロール３５の内の少なくとも１つの延伸用ロールの位置を変更可能にし、第１延伸用ロール３３及び第３延伸用ロール３５の内の一方の延伸用ロールをフィルム３を介在させて第２延伸用ロール３４に密着させて、第１延伸用ロール３３及び第３延伸用ロール３５の内の他方の延伸用ロールと第２延伸用ロール３４との間のみでポリビニールアルコール系フィルム３に延伸を与えることで実施することができる。これにより、ネックイン現象を効果的に抑制することができる。

また、２段延伸法は、一方の延伸用ロールを第２延伸用ロール３４から所定距離だけ離反させて、他方の延伸用ロールと第２延伸用ロール３４との間での延伸に加え、第２延伸用ロール３４と一方の延伸用ロールとの間でも延伸を与えることで実施することができ、２段延伸状態によれば、フィルム３の破断を抑制することができる。かくして、１段延伸法２段延伸法とを切換え設定することができる。

３段延伸法は、図４に示す第４，第５延伸用ロール３６，３７の間での一軸延伸を２段延伸法に加えることによつて実施される。従つて、第３延伸用ロール３５と第４延伸用ロール３６との間を除く全ての延伸用ロール３３，３４，３５，３６，３７の間で延伸される。このとき、第４，第５延伸用ロール３６，３７の間は、ロール間隙Ｇ３によつて延伸距離Ｓ３（スパン）を形成する。

すなわち、延伸槽３２の中に、第４延伸用ロール３６（第４駆動ロール）及び第５延伸用ロール３７（第５駆動ロール）が配置され、第３の圧着ロール３８ｃから繰り出されて中間位置の案内ロール５０によつて溶液内に案内されるポリビニールアルコール系フィルム３が、第４延伸用ロール３６及び第５延伸用ロール３７に順次に巻き付けられ、第４延伸用ロール３６と第５延伸用ロール３７との間でポリビニールアルコール系フィルム３を延伸させることが可能である。

具体的には、第４及び第５の圧着ロール３８ｄ，３８ｅが、それぞれ前記第４延伸用ロール３６及び第５延伸用ロール３７の上側に配置され、中間位置の案内ロール５０によつて案内されるポリビニールアルコール系フィルム３が、第４の圧着ロール３８ｄの上側から巻き付けられ、第４の圧着ロール３８ｄと第４延伸用ロール３６との間を通過して第４の圧着ロール３８ｄの下側から繰り出されるポリビニールアルコール系フィルム３が、第５の圧着ロール３８ｅと第５延伸用ロール３７との間に通され、前端位置の案内ロール５０に向けて繰り出される。１段延伸法及び２段延伸法の適用に際しては、第４延伸用ロール３６及び第５延伸用ロール３７による延伸が行われないように、それらの回転数を制御する。

かくして、１段延伸法、２段延伸法、３段延伸法を切り換えて実施可能な１段延伸装置、２段延伸装置、３段延伸装置となる。第１の延伸ロール組において１段延伸法を実施し、かつ、第２の延伸ロール組の延伸用ロール３６，３７において１段延伸法を実施して、合計で２段延伸法にすることも可能である。なお、ポリビニールアルコール系フィルム３を３〜６倍以上に延伸させ、該フィルム３の幅方向収縮率を１５〜３０％以下にすることが望ましい。

図５は、ポリビニールアルコール系フィルム３に３段延伸をかけたときの延伸倍率及びネックインによる幅方向収縮値を測定した平面図である。延伸条件は、次の通りである。ポリビニールアルコール系フィルム３の原反幅１０００ｍｍ、原反厚さ７５μｍ、重合度２４００を使用し、膨潤、染着、洗浄（架橋）工程を経て延伸を行つた。但し、延伸は、延伸槽３２のみで行つた。

また、延伸槽３２内の液温度は４５℃、ホウ素化合物濃度は３％、各延伸用ロール３３〜３７の外径は３００ｍｍ、表面材質はゴム（ＮＢＲ）ライニング、延伸倍率５．２倍、運転周速度は第５延伸用ロール３７で２０ｍ／ｍｉｎ、第３延伸用ロール３５で１３．３ｍ／ｍｉｎ、第２延伸用ロール３４で７．７ｍ／ｍｉｎ、第１延伸用ロール３３で３．８５ｍ／ｍｉｎとした。その結果、各延伸用ロール３３〜３７の延伸距離（Ｓ１〜Ｓ３）及び収縮幅の合計を変えながら、収縮率の合計を約５〜１５％とすることが可能であつた。

１段延伸法、２段延伸法、３段延伸法のいずれを使用するかは、ポリビニールアルコール系フィルム３の重合度、２色性を有するヨウ素や２色性染料の種類、各処理槽の液温度、ホウ素化合物の濃度、染料濃度、配向状態、偏光度、光透過率や作業性、生産性等を考慮して選択する必要がある。

延伸工程が終了したポリビニールアルコール系フィルム３は、前端位置の案内ロール５０によつて溶液中に向けて案内されてニップロール２８ｅに導かれ、洗浄槽（補色槽）３９において前処理で付着したホウ酸等の不要残存物を洗い流し、ＰＶＡ偏光素子の色相調節を行う。色相調節には、単体色相、２枚のＰＶＡ偏光素子の平行色相、２枚のＰＶＡ偏光素子の直交色相とがあり、洗浄槽（補色槽）３９の溶液には、低温の生産水又は純水に微少のヨウ素化合物（ヨウ化カリウムやヨウ化ナトリウム）を加えたものを使用する。

次いで、ニップロール２８ｆに導かれてＰＶＡ偏光素子の乾燥機４０に入る。乾燥機４０では、熱風又は電気パネルヒータを用いて一般にＰＶＡ系フィルム３のガラス転位点以下の温度でＰＶＡ偏光素子を乾燥し、湿潤状態にあつたＰＶＡ偏光素子４１を含水分約３％に低下させる。乾燥することにより、最大幅方向収縮１０％がみられる。ガラス転位点以上の高温の場合、ＰＶＡ偏光素子４１が赤色方向に変色する傾向がみられた。なお、ＰＶＡ偏光素子の乾燥工程においても小さな延伸をかけることは可能である。

乾燥後のＰＶＡ偏光素子４１は、次工程の保護フィルム、例えばトリアセチルセルロースフィルムとの貼り合機（図示せず）に送られ、図６に示す偏光素子に形成される。

本発明の１実施の形態に係る偏光フィルムの湿式延伸製造装置の全体を示す側面図。 同じく第１の延伸ロール組を１段延伸法に設定した状態を示す側面図。 同じく第１の延伸ロール組を２段延伸法に設定した状態を示す側面図。 同じく第２の延伸ロール組を示す側面図。 同じくポリビニールアルコール系フィルムに３段延伸をかけたときの延伸倍率及びネックインによる幅方向収縮値を平面図で示す説明図。 偏光素子を示す説明図。 従来の乾式延伸法を示し、図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は平面図。

符号の説明

１：偏光フィルムの湿式延伸製造装置
３：ポリビニールアルコール系フィルム
３２：延伸槽
３３：第１延伸用ロール
３４：第２延伸用ロール
３５：第３延伸用ロール
３６：第４延伸用ロール
３７：第５延伸用ロール
３８ａ：第１の圧着ロール
３８ｂ：第２の圧着ロール
３８ｃ：第３の圧着ロール
３８ｄ：第４の圧着ロール

Claims (8)

1. 延伸槽（３２）の中に、それぞれ回転駆動される第１延伸用ロール（３３）、第２延伸用ロール（３４）及び第３延伸用ロール（３５）を順次に配置すると共に、延伸槽（３２）の溶液中に浸漬させたポリビニールアルコール系フィルム（３）を第１延伸用ロール（３３）、第２延伸用ロール（３４）及び第３延伸用ロール（３５）に順次に巻き付けて、第１延伸用ロール（３３）と第２延伸用ロール（３４）との間及び第２延伸用ロール（３４）と第３延伸用ロール（３５）との間の内の少なくとも一方で該フィルム（３）を延伸させて偏光フィルムにする偏光フィルムの湿式延伸製造方法であつて、
   第１延伸用ロール（３３）、第２延伸用ロール（３４）及び第３延伸用ロール（３５）の内の少なくとも１つの延伸用ロールの位置を変更可能にし、
   第１延伸用ロール（３３）及び第３延伸用ロール（３５）の内の一方の延伸用ロールを第２延伸用ロール（３４）に密着させて、第１延伸用ロール（３３）及び第３延伸用ロール（３５）の内の他方の延伸用ロールと第２延伸用ロール（３４）との間のみでポリビニールアルコール系フィルム（３）に延伸を与える１段延伸状態と、
   一方の延伸用ロールを第２延伸用ロール（３４）から所定距離だけ離反させて、他方の延伸用ロールと第２延伸用ロール（３４）との間での延伸に加え、第２延伸用ロール（３４）と一方の延伸用ロールとの間でも延伸を与える２段延伸状態とを切換え設定することができることを特徴とする偏光フィルムの湿式延伸製造方法。
2. 前記第１延伸用ロール（３３）、第２延伸用ロール（３４）及び第３延伸用ロール（３５）のそれぞれに圧着ロール（３８ａ，３８ｂ，３８ｃ）が付属され、ポリビニールアルコール系フィルム（３）が、第１の圧着ロール（３８ａ）によつて第１延伸用ロール（３３に押し付けられ、第２の圧着ロール（３８ｂ）によつて第２延伸用ロール（３４）に押し付けられ、第３の圧着ロール（３８ｃ）によつて第３延伸用ロール（３５）に押し付けられていることを特徴とする請求項１の偏光フィルムの湿式延伸製造方法。
3. 前記第１，第２及び第３の圧着ロール（３８ａ，３８ｂ，３８ｃ）が、それぞれ前記第１延伸用ロール（３３）、第２延伸用ロール（３４）及び第３延伸用ロール（３５）の上側に配置され、ポリビニールアルコール系フィルム（３）が、第１の圧着ロール（３８ａ）に上側から巻き付けられ、第１の圧着ロール（３８ａ）の下側から繰り出されるポリビニールアルコール系フィルム（３）が、第２の圧着ロール（３８ｂ）と第２延伸用ロール（３４）との間を通過して、第３延伸用ロール（３５）に下側から巻き付けられた後、第３の圧着ロール（３８ｃ）に下側から巻き付けられて繰り出されることを特徴とする請求項２の偏光フィルムの湿式延伸製造方法。
4. 前記延伸槽（３２）の中に、それぞれ回転駆動される第４延伸用ロール（３６）及び第５延伸用ロール（３７）が配置され、第３の圧着ロール（３８ｃ）から繰り出されるポリビニールアルコール系フィルム（３）が、第４延伸用ロール（３６）及び第５延伸用ロール（３７）に順次に巻き付けられ、第４延伸用ロール（３６）と第５延伸用ロール（３７）との間でポリビニールアルコール系フィルム（３）を延伸させることが可能であることを特徴とする請求項１，２又は３の偏光フィルムの湿式延伸製造方法。
5. ポリビニールアルコール系フィルム（３）を３〜６倍以上に延伸させ、該フィルム（３）の幅方向収縮率を１５〜３０％以下にすることを特徴とする請求項１，２，３又は４の偏光フィルムの湿式延伸製造方法。
6. 溶液を収容する延伸槽（３２）と、
   延伸槽（３２）の中に順次に配置され、それぞれ回転駆動される第１延伸用ロール（３３）、第２延伸用ロール（３４）及び第３延伸用ロール（３５）とを備え、
   溶液中に浸漬させたポリビニールアルコール系フィルム（３）を第１延伸用ロール（３３）、第２延伸用ロール（３４）及び第３延伸用ロール（３５）に順次に巻き付けて、第１延伸用ロール（３３）と第２延伸用ロール（３４）との間及び第２延伸用ロール（３４）と第３延伸用ロール（３５）との間の内の少なくとも一方でポリビニールアルコール系フィルム（３）を延伸させて偏光フィルムにする偏光フィルムの湿式延伸製造装置であつて、
   第１延伸用ロール（３３）、第２延伸用ロール（３４）及び第３延伸用ロール（３５）の内の少なくとも１つの延伸用ロールの位置が変更可能であり、
   第１延伸用ロール（３３）及び第３延伸用ロール（３５）の内の一方の延伸用ロールを第２延伸用ロール（３４）に密着させて、第１延伸用ロール（３３）及び第３延伸用ロール（３５）の内の他方の延伸用ロールと第２延伸用ロール（３４）との間のみでポリビニールアルコール系フィルム（３）に延伸を与える１段延伸状態と、
   一方の延伸用ロールを第２延伸用ロール（３４）から所定距離だけ離反させて、他方の延伸用ロールと第２延伸用ロール（３４）との間での延伸に加え、第２延伸用ロール（３４）と一方の延伸用ロールとの間でも延伸を与える２段延伸状態とを切換え設定することができることを特徴とする偏光フィルムの湿式延伸製造装置。
7. 前記第１延伸用ロール（３３）、第２延伸用ロール（３４）及び第３延伸用ロール（３５）のそれぞれに圧着ロール（３８ａ，３８ｂ，３８ｃ）が付属され、ポリビニールアルコール系フィルム（３）が、第１の圧着ロール（３８ａ）によつて第１延伸用ロール（３３）に押し付けられ、第２の圧着ロール（３８ｂ）によつて第２延伸用ロール（３４）に押し付けられ、第３の圧着ロール（３８ｃ）によつて第３延伸用ロール（３５）に押し付けられていることを特徴とする請求項６の偏光フィルムの湿式延伸製造装置。
8. 前記第１，第２及び第３の圧着ロール（３８ａ，３８ｂ，３８ｃ）が、それぞれ前記第１延伸用ロール（３３）、第２延伸用ロール（３４）及び第３延伸用ロール（３５）の上側に配置され、ポリビニールアルコール系フィルム（３）が、第１の圧着ロール（３８ａ）に上側から巻き付けられ、第１の圧着ロール（３８ａ）の下側から繰り出されるポリビニールアルコール系フィルム（３）が、第２の圧着ロール（３８ｂ）と第２延伸用ロール（３４）との間を通過して、第３延伸用ロール（３５）に下側から巻き付けられた後、第３の圧着ロール（３８ｃ）に下側から巻き付けられて繰り出されることを特徴とする請求項７の偏光フィルムの湿式延伸製造装置。

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