JP2009015314A - 偏光フィルムの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた光学特性を有すると共に、一軸延伸後の乾燥の際に生じるネックインを抑制して幅広の偏光フィルムを得る。
【解決手段】一軸延伸されて所定の水分を含むフィルム（４１）を、所定の温度に制御された乾燥用のロール（３３）に巻き付けて連続的に送りながら乾燥する。このとき、所定温度の乾燥空気をフィルム（４１）に吹き付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ポリビニルアルコール系フィルムから偏光フィルムを得る偏光フィルムの製造方法および製造装置に関するものであり、さらに詳しくいえば、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマールまたはポリビニルアセタールの誘導体からなるポリビニルアルコール系のフィルムを、二色性物質または二色性染料で染着する染着工程と、フィルムを一軸延伸する延伸工程と、一軸延伸され所定の水分を含んだフィルムを乾燥する乾燥工程と、を含む偏光フィルムの製造方法および製造装置に関するものである。

テレビジョン装置、パソコン用モニタ装置等の表示装置として、近年液晶パネル、いわゆるＬＣＤの需要が拡大している。ＬＣＤは、液晶組成物からなる液晶の層と、液晶の層を挟み込んでシールドしている２枚の透明基板と、２枚の透明板の表面に貼り付けられている２枚の偏光フィルムとを基本構造として、さらに、バックライトを導く導光板等の所定の機能を付加する複数枚の板、シート等が貼り合わされて製造されている。偏光フィルムは、いわゆる偏光軸を有し、所定の振動方向の光だけを透過して他の振動方向の光を吸収する。ＬＣＤを構成している２枚の偏光フィルタは、互いに偏光軸が直交するように貼り合わされているので、ＬＣＤの裏面から照らされているバックライトは通常遮光されてＬＣＤの表面には届かないが、液晶に電圧を印加すると液晶の層で光の振動方向が変化して偏光フィルタを通過させることができる。このようにＬＣＤでは、液晶に印加する電圧を制御して画像を表示させている。

ＬＣＤの製造に不可欠の偏光フィルムは、従来周知のように、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール等の誘導体からなる、ポリビニルアルコール系のフィルム、すなわちＰＶＡ系フィルムに、ヨウ素等の二色性物質や有機性染料からなる二色性染料を染着させて、一方向に引き延ばすいわゆる一軸延伸をかけて製造されている。そして、このような偏光フィルム、すなわち偏光素子には、図５に示されているように、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等からなる保護層と、表面保護フィルムが貼り合わされている。所定の強度を得るためと、湿度によって加水分解されて偏光度が落ちることを防ぐためである。

原料のフィルムを一軸延伸するときに、そして延伸後のフィルムを乾燥するときに、延伸方向と直交する方向、すなわちフィルムの幅方向にネックインと呼ばれる収縮が生じる。原料のＰＶＡ系フィルムは、ロール状に巻き取られた原反として供給されているが、一般に流通している原反のフィルムの幅は規格化されている。従って、格別に幅広のフィルムを原料にしない限り、一軸延伸時および乾燥時に生じるネックインの大きさが、得られる偏光フィルムの幅を決定してしまう。近年、ＬＣＤの大型化が進み、より幅広の偏光フィルムが求められるようになってきており、必要な光学特性を維持しながらネックインを抑制して幅広の偏光フィルムを得る技術が求められている。

フィルムは、フィルムを送り出す２本の延伸用ロール間で一軸延伸されるが、下流側の延伸用ロールの周速度を上流側の延伸用ロールの周速度よりも大きくして、フィルムに張力を与えて延伸する。このとき、フィルムが延伸用ロール上を滑らないように、それぞれの延伸用ロールにはニップロールが設けられ、フィルムはニップロールと延伸用ロールとで挟まれて送り出されるようになっている。代表的な一軸延伸法には、延伸ロールに加熱ロールを用いてフィルムを加熱しながら大気中で延伸する、いわゆる乾式延伸法と、フィルムを所定の溶液中に浸しながら延伸する、いわゆる湿式延伸法とが知られている。乾式延伸法は、比較的ネックインを抑制できるがフィルムが破断しやすいという欠点があり、充分に延伸することができず必要な光学特性を得にくい。一方、湿式延伸法はネックインは抑制し難いが、フィルムが破断しにくく充分に延伸できるので、必要な光学特性が得やすい。従って、近年湿式延伸法が主流になってきている。

特開２００２−３５０６３８号公報

特許文献１には、所定の相対湿度に保たれた大気中においてフィルムを延伸する、いわゆるセミドライ延伸法を実施する、フィルム製造装置が記載されている。図６には、このフィルム製造装置の一部である、フィルム延伸装置１０１が示されている。フィルム延伸装置１０１は、ＰＶＡ系フィルムの原反１２１からフィルム１２２を送り出す送出部１２０と、装置内を所定の温度に維持すると共に相対湿度８０〜９５％の未飽和状態に維持してフィルム１２２を調湿するクリーンユニット部１２４と、延伸部とからなり、延伸部は、第１のニップロール１２５、延伸室１３８、第２のニップロール１２７等からなる。延伸室１３８には、フィルム１２２が導入される入口部１３４とフィルム１２２が導出される出口部１３５とにそれぞれシールボックスが設けられ、室内と室外の大気を遮断している。そして、延伸室１３８の室内には所定の水温に調節された水槽１３６と所定のヒータとが設けられ、室内が所定の温度に維持されていると共に、結露しない程度の相対湿度であって、実質的な飽和蒸気状態に維持されている。また、延伸室１３８内には延伸されるフィルム１２２をガイドする延伸ガイドロール１２６、１２６、…が設けられ、これらのロール面の摩擦によってネックインが抑制されるようになっている。下流側の第２のニップロール１２７は、上流側の第１のニップロール１２５よりも、高い周速度で駆動されるように制御されており、フィルム１２２は第１、２のニップロール１２５、１２７間、すなわち延伸室１３８内で延伸されるようになっている。特許文献１に記載のフィルム延伸装置１０１によると、原反１２１から送り出されたフィルム１２２は、クリーンユニット部１２４において調湿され、延伸室１３８において飽和蒸気下で延伸されるので、乾式延伸法の効果と湿式延伸法の効果を融合した効果が得られる。すなわち、ネックインを抑制しながら、光学特性に優れた幅広の偏光フィルムを得ることができる。
延伸されたフィルムは、所定の溶液に浸漬されて処理された後に、従来周知のドライヤ乾燥装置に送られて、熱風により乾燥される。

特許文献１に記載のフィルム製造装置によっても、一軸延伸時のネックインを比較的抑制することができるので、比較的幅広の偏光フィルムを得ることができるが、改良すべき点も見受けられる。例えば、特許文献１に記載のフィルム製造装置においては、乾燥時のネックインについて格別に考慮されてはいない。一軸延伸されたフィルムには、延伸時に生じた幅方向の応力が残留しているので、フィルムの含水率が低下するときにネックインが生じてしまう。特許文献１に記載のフィルム製造装置においては、周知のドライヤ乾燥装置によってフィルムを乾燥しているので、乾式延伸法や湿式延伸法を実施する従来周知のフィルム製造装置と同様に、乾燥時のネックインを防ぐことはできない。従って、充分に広い幅の偏光フィルムは得られない。また、特許文献１に記載のフィルム延伸装置１０１は、フィルムを調湿するために格別にクリーンユニット部１２４を必要とするので構造が複雑で装置全体が大型化してしまう。さらには、延伸室１３８は飽和蒸気状態に保つ必要があるので、入口部１３４と出口部１３５には格別にシールボックスを必要とし、装置が複雑で高価になっている。延伸時の相対湿度についても改良すべき点が見受けられる。特許文献１に記載のフィルム延伸装置１０１においては、延伸室１３８を、結露が生じない程度の相対湿度であって実質的な飽和蒸気状態に維持する必要がある。すなわち、気温よりもわずかに露点が低くなるように湿度を制御する必要があるので、高度な制御を要し、高価な制御装置を必要とする。さらには、飽和蒸気状態近傍の相対湿度にすると、フィルム１２２とガイドロール１２６、１２６のロール面に働く摩擦力は低下するので、延伸時のネックインを充分に抑制することができない。

本発明は、上記したような従来の問題点あるいは課題を解決した、偏光フィルムの製造方法、およびそのような製造方法の実施に使用される製造装置を提供することを目的とし、具体的にはフィルムの乾燥時に生じるネックインを抑制できると共に、延伸時においても充分にネックインを抑制して、光学特性に優れた幅広の偏光フィルムを得ることができる偏光フィルムの製造方法を提供することを目的とし、また格別に装置が大型化することなく、制御も容易でありながら、光学特性に優れた幅広の偏光フィルムを製造することができる偏光フィルムの製造装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、染着され一軸延伸されたＰＶＡ系フィルムを乾燥用のロールに巻き付けて連続的に送りながら乾燥する。そして、このような乾燥用のロールを所定の温度に制御すると共に、乾燥用のロールに巻き付けられたフィルムに所定温度の温風を吹き付けて乾燥するように構成される。また、フィルムの一軸延伸は、フィルムを所定の溶液に浸漬した後に、所定の相対湿度の大気中で実施するように構成される。

すなわち、請求項１に記載の発明は、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマールまたはポリビニルアセタールの誘導体からなるポリビニルアルコール系のフィルムを、二色性物質または二色性染料で染着する染着工程と、前記フィルムを一軸延伸する延伸工程と、一軸延伸され所定の水分を含んだ前記フィルムを乾燥する乾燥工程と、を含む偏光フィルムの製造方法において、前記乾燥工程は、前記フィルムを乾燥用のロールに巻き付けて連続的に送りながら乾燥するように構成される。また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の製造方法において、前記乾燥工程は、前記乾燥用のロールを所定の温度に制御すると共に、前記乾燥用のロールに巻き付けられた前記フィルムに所定温度の温風を吹き付けて実施するように構成され、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の製造方法において、２本以上の前記乾燥用のロールを使用し、前記フィルムの一方の面を第１番目の前記乾燥用のロールに巻き付けて乾燥した後に、他方の面を第２番目の前記乾燥用のロールに巻き付けて乾燥し、以下前記フィルムの面を交互に前記乾燥用のロールに巻き付けて乾燥するように構成される。さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載の製造方法において、前記一軸延伸工程は、前記フィルムを所定の溶液に浸漬する工程の後に実施すると共に、所定の相対湿度の大気中で実施するように構成され、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の製造方法において、前記相対湿度は、５０％〜６０％であるように構成される。

請求項６に記載の発明は、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマールまたはポリビニルアセタールの誘導体からなるポリビニルアルコール系のフィルムを、二色性物質または二色性染料で染着して、一軸延伸されて所定の水分を含んでいるフィルムを乾燥装置により乾燥して偏光フィルムを得る、偏光フィルムの製造装置であって、前記乾燥装置は、温度調節されてフィルムが巻き付けられるようになっている乾燥用のロールと、前記乾燥用のロールのロール面に乾燥用空気を吹き付けるエアーノズルとからなるように構成される。そして、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の製造装置において、前記乾燥用のロールは所定の間隔に配置され、それぞれに温度が制御される２本以上のロールからなるように構成され、請求項８に記載の発明は、請求項６または請求項７に記載の製造装置において、該製造装置には、その内部が５０〜６０％の相対湿度の雰囲気に調節される、一軸延伸装置が設けらるように構成される。

以上のように、本発明によると、染着され延伸されたＰＶＡ系フィルムを、所定温度に制御された乾燥用のロールに巻き付けて連続的に送りながら、巻き付けられたフィルムに所定温度の温風を吹き付けて乾燥するので、フィルムを効率よく乾燥することができる。このとき、本発明によると、乾燥用のロールに巻き付けて乾燥するので、フィルムは乾燥用のロールの表面に密着し、ロール面とフィルムとの間には摩擦力が働く。この摩擦力により、乾燥されるときにフィルムは横方向に収縮し難くなり、ネックインは抑制される。これにより、幅広の光学特性に優れた偏光フィルムを得ることができるという本発明に特有の効果が得られる。また、他の発明によると、２本以上の乾燥用のロールを使用し、フィルムの一方の面を第１番目の乾燥用のロールに巻き付けて乾燥した後に、他方の面を第２番目の乾燥用のロールに巻き付けて乾燥して、フィルムの面を交互に巻き付けて乾燥するので、フィルムを均一に乾燥することができ、フィルムの縁がカールすることもない。さらに、他の発明によると、フィルムを一軸延伸する前に、フィルムを所定の溶液に浸漬するように構成されているので、クリーンユニット装置を格別に必要としない。したがって、シンプルな装置に構成することができ、偏光フィルム製造装置全体が大型化することもない。また、一軸延伸は、所定の相対湿度の大気中で実施するので、一軸延伸時のネックインを抑制しながら、光学特性に優れた幅広の偏光フィルムを得ることができる。そして、５０〜６０％の相対湿度の大気中でフィルムを一軸延伸する発明によると、フィルムとロール面との間には充分な摩擦力が働くので、さらにネックインが抑制されて幅広の偏光フィルムが得られる。制御される相対湿度の範囲は比較的大きく、気温と露点との差も比較的大きいので、湿度の制御は容易であり、安価な制御装置で偏光フィルムを製造することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る偏光フィルム製造装置１は、図１の（ア）に模式的に示されているように、原料のフィルムを膨潤させる膨潤槽２、ヨウ素等の二色性物質または有機性染料からなる二色性染料でフィルムを染着する染着槽３、架橋剤を添加して高分子を網目構造にしてフィルムに所定の強度を与える架橋槽４、所定の相対湿度の大気中でフィルムを延伸する延伸装置５、延伸されたフィルムの色相調節を行う補色槽６、水分を含んだフィルムを所定の水分含有率まで乾燥する第１の乾燥装置７、さらにフィルムを乾燥する第２の乾燥装置８、前記各槽２、３、…間に設けられフィルムを挟んで送り出すと共にフィルムを水切りする複数本のニップロールＮ１、Ｎ２、…、フィルムをガイドする案内ロール２ｂ、３ｂ、Ａ１、…等から構成されている。

このような偏光フィルム製造装置１の、膨潤槽２、染着槽３、架橋槽４、補色槽６、および第２の乾燥装置８は、従来周知の偏光フィルム製造装置のそれぞれの槽や装置と同様に構成されている。以下これらの装置については簡単に説明する。
膨潤槽２には所定の溶液２ａが満たされており、原料のフィルムが、溶液２ａ中に設けられている案内ロール２ｂに案内されて溶液２ａに浸漬されると、フィルムの表面に付着した汚れやフィルムに添加されているブロッキング防止剤等が洗浄されると共に、フィルムは適度な水分を吸収して膨潤するようになっている。この膨潤によって、後工程の染着の際に染色ムラが生じることを防ぐことができる。このような溶液２ａは、ｐＨ値が所定の範囲内になるように、かつミネラル分の濃度、雑菌の個数、色度、臭気等が所定の範囲を超えないように調整されたいわゆる生産水に、必要に応じてヨウ化カリウム、ホウ酸、柔軟剤等が添加され所定濃度に調整されている。

染着槽３には、前記した所定の生産水に、ヨウ素等の二色性物質や有機性染料からなる二色性染料が所定の濃度になるように添加された、溶液３ａが満たされている。従って、溶液３ａ中に設けられている案内ロール３ｂによって、フィルムが溶液中に浸漬されると、フィルムは二色性物質や二色性染料で染着される。架橋槽４には、前記した所定の生産水に、ホウ酸、ホウ砂等のホウ素化合物やグリオキザール、グルタルアルデヒド等の架橋剤が添加された溶液４ａが満たされている。溶液４ａ中に設けられている案内ロール４ｂによって、フィルムが溶液４ａに浸漬されると、フィルムを構成する高分子が架橋されて、フィルムに所定の強度が与えられるようになっている。架橋槽４においてもフィルムには必要な水分が供給される。

補色槽６には、所定の生産水に、微量のヨウ化カリウムやヨウ化ナトリウム等のヨウ素化合部が添加された溶液６ａが満たされている。補色槽６内に設けられている案内ロール６ｂに案内されて、フィルムが溶液６ａに浸漬されると、他の前処理においてフィルムに付着したホウ酸等の不要残存物が洗浄されると共に、色相も調節される。第２の乾燥装置８は、従来周知のいわゆるドライヤ乾燥装置であり、熱風を送風する送風機、電気パネルヒータ等が内部に設けられ、フィルムが装置内を送られる間に、フィルムが乾燥されるようになっている。

次に、図１の（イ）により、第１の実施の形態に係る延伸装置５について説明する。延伸装置５は、所定の高さの壁面を有する延伸槽１１と蓋体１２とによって実質的に密閉され、フィルムが延伸装置５内に導かれるフィルム導入口１４とフィルムが延伸装置５内から引き出されるフィルム導出口１５だけが所定の大きさで開口している。従って、延伸装置５の内部であって、フィルムが延伸される延伸エリア１７は外部の大気から実質的に遮断されている。延伸槽１１には、所定深さになるように温水１１ａが入れられている。この温水１１ａは延伸槽１１内に設けられている水温制御装置１９によって６０±５℃になるように制御されている。従って、延伸エリア１７の空気は相対湿度が５０〜６０％になるように維持されている。つまり、延伸槽１１と水温制御装置１９は、温水１１ａによって延伸エリア１７の相対湿度を調節する湿度調節装置になっている。このような延伸エリア１７には、水平方向に並べられた、比較的大径の第１〜３の延伸ロール２１、２２、２３が設けられ、第１〜３の延伸ロールのロール面に密接するように第１〜３のニップロール２６、２７、２８が設けられている。第１の延伸ロール２１と第１のニップロール２６、第２の延伸ロール２２と第２のニップロール２７、第３の延伸ロール２３と第３のニップロール２８は、それぞれフィルムを挟んで送り出す一対のロールになっている。これらのロール２１、２６、…は、金属ロールがニトリルゴム（ＮＢＲ）又はエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）によりライニングされているが、ライニングする代わりに硬質クロームメッキを施された金属ロールを適用することもできる。これらのロール２１、２６、…は、いずれも温水１１ａには漬けられてはいない。フィルム導入口１４の近傍には、架橋槽４で処理されたフィルムを延伸エリア１７に引き入れるニップロールＮ３が設けられ、フィルム導出口１５の近傍には、案内ロールＡ１が設けられ、補色槽６に送られるフィルムがガイドされるようになっている。

本実施の形態に係る乾燥装置、すなわち第１の乾燥装置７について説明する。第１の乾燥装置７は、図１の（ウ）に示されているように、フィルムを引き取りながらフィルムの水切りを行う一対の水切りロール３１、３１と、フィルムに付着している水滴を吹き飛ばすエアーナイフ３２、３２と、フィルムを巻き付けながら乾燥する乾燥用ロール３３と、乾燥用ロール３３の所定のロール面を覆うように設けられ、フィルムに乾燥空気を吹き付けるエアーノズル３４と、乾燥用ロール３３のロール面に接するように設けられているニップロール３５と、から構成されている。このような乾燥用ロール３３は、ロール面が鏡面加工されていると共に、内部に温水循環装置やヒータ等の加熱手段が設けられ、ロール面の温度を制御できるようになっている。ロール面の温度は５０±１０℃、好ましくは５０±５℃に制御されている。また、乾燥用ロール３３はフィルムの送り速度に合わせて駆動できるようになっており、フィルムを乾燥用ロール３３の表面に密着させて送り出しながら乾燥するようになっている。

本実施の形態に係る偏光フィルム製造装置１の作用を説明する。偏光フィルムの原料となるフィルムには、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール等の誘導体からなる、ポリビニルアルコール系のフィルム、いわゆるＰＶＡ系フィルムが適用される。原料のＰＶＡ系フィルムは所定の幅に揃えられてロール状に巻かれた原反として供給されている。このような原反４０を偏光フィルム製造装置１の最上流部、すなわち膨潤槽２の近傍に取り付ける。フィルム４１を原反４０から引き出して膨潤槽２に導いて、膨潤槽２の溶液２ａ中で膨潤させる。膨潤するとフィルム４１の幅は２０〜３０％広がると共に、重量が７０〜９０％増加する。また、フィルム４１の厚さが例えば７５μｍの場合、膨潤すると厚さが１６〜１９μｍ増加する。膨潤されたフィルム４１を、染着槽３に導いて溶液３ａ中で染着する。次いでフィルム４１を、架橋槽４の溶液４ａ中で架橋処理すると共に、フィルム４１に所定の水分を与える。フィルム４１をニップロールＮ３で挟んで水切りしてフィルム４１の水分率が所定の範囲になるように調整して、延伸装置５に導く。ニップロールＮ３はロール面がニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム等からなり、フィルム４１を挟む力を制御すればフィルム４１の水分率を調整することができる。フィルム４１の水分率は、延伸に適した５０±１０重量％、好ましくは５０±５重量％に調整される。

フィルム４１を、フィルム導入口１４から延伸装置５の延伸エリア１７に導き、導かれたフィルム４１を各ロール２１、２６、…、に以下のようにして掛け回す。最初に、フィルム４１を第１のニップロール２６に約半周巻き付けながら、第１の延伸ロール２１と第１のニップロール２６によって挟み、そして、第１の延伸ロール２１の約４分の３に巻き付けた後に送り出す。従って、フィルム４１は、ロールの軸方向から見ると図１の（イ）に示されているように、第１の延伸ロール２６と第１のニップロール３１に、逆Ｓ字状を呈するように巻き付けられることになる。次いで、フィルム４１を引き出して第２の延伸ロール２２に巻き付けて、第２の延伸ロール２２と第２のニップロール２７とで挟んだ後、再び第２の延伸ロール２２に巻き付けながら下流に導く。そして、フィルム４１を第３の延伸ロール２３と第３のニップロール２８に、Ｓ字状を呈するように巻き付けて送り出す。そして、フィルム４１をフィルム導出口１５から送り出し、案内ロールＡ１を経由して下流に送り出す。

第１〜３の延伸ロール２１、２２、２３は、それぞれ独立して周速度を制御して駆動することができ、第１の延伸ロール２１よりも第２の延伸ロール２２の方が、第２の延伸ロール２２よりも第３の延伸ロール２３の方が周速度が大きい。従って、フィルム４１を、第１、２の延伸ロール２１、２２の間において一軸延伸して、第２、３の延伸ロール２２、２３の間でさらに一軸延伸する。このときフィルム４１は、相対湿度が５０〜６０％に維持された延伸エリア１７で、いわゆるセミドライ延伸法によって一軸延伸される。従って、フィルム４１は、第１〜３の延伸ロール２１、２２、２３のロール面に密着して滑りにくく、ネックインは抑制される。

延伸装置５で一軸延伸されたフィルム４１を案内ロールＡ１、Ａ２、ニップロールＮ４を経由して補色槽６に導く。フィルム４１を補色槽６の溶液６ａに浸漬して色相調整する。フィルム４１を、ニップロールＮ５を経由して第１の乾燥装置７に導く。

フィルム４１を、水切りロール３１、３１で引き取るときに充分に水切りして、大部分の水滴を除く。わずかに付着して残った水滴も、エアーナイフ３２、３２によって吹き飛ばす。このようにしてフィルム４１の表面に付着した水滴を除去した後、フィルム４１を乾燥用ロール３３に巻き付ける。温度が調節されている乾燥用ロール３３によってフィルム４１を加熱すると共に、エアーノズル３４からフィルム４１に温度が調節されている乾燥用空気を吹き付ける。乾燥用空気と乾燥用ロール３３の熱とによってフィルム４１は所定の含水率になるまで乾燥される。このとき、フィルム４１と乾燥用ロール５３の表面は密接し、フィルム４１と乾燥用ロール５３の表面との間には摩擦力が作用している。この摩擦力により、フィルム４１の幅方向の収縮は規制される。これにより、乾燥時に発生するネックインが抑制される。フィルム４１を、ニップロール３５、案内ロールＡ３を経由して第２の乾燥装置８に送り出す。なお、第１の乾燥装置７でフィルム４１を完全に乾燥しても良いが、本実施の形態においては、第１の乾燥装置７においては水分含有率が約３０％になるようにフィルム４１を乾燥する。水分含有率が３０％以下になると、その後第２の乾燥機８でフィルムを乾燥してもネックインは生じにくい。

第２の乾燥装置８で、従来周知のようにフィルム４１を乾燥すると偏光フィルムが得られる。得られた偏光フィルムを、図に示されていない巻き取り機で巻き取る。あるいは、他の装置に送って、所定の強度を得ると共に湿度から保護するため、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等からなる保護層を貼り合わせる。

本実施の形態においては、延伸装置５の第１〜３の延伸ロール２１、２２、２３は、図２において矢印Ｙ１、Ｙ２で示されているように、水平方向に移動可能に設けられている。従って、第１、２の延伸ロール２１、２２のロール間の隙間と、第２、３の延伸ロール２２、２３のロール間の隙間を調節したり、ロール同士を密着させることもできる。ロール間の隙間を調節すると、延伸間距離を調節することができる。例えば、第２、３の延伸用ロール２２、２３のロール径が３１０ｍｍのとき、ロール間の隙間Ｇを１ｍｍにすれば、第２、３の延伸用ロール２２、２３の間の、ロール面に密着していないフィルム４１の距離、すなわち延伸間距離Ｓは約２５ｍｍになる。延伸時に生じるネックインは、延伸間距離が長いほど大きくなる。本実施の形態に係る延伸装置５においては、延伸間距離を調節できるので、延伸時に発生するネックインの大きさを調節することができる。

図３には、第１の乾燥装置７の他の実施の形態が示されている。前記実施の形態に係る第１の乾燥装置７の構成要素と同じような要素には、同じ参照番号を付けて詳しくは説明しない。本実施の形態に係る乾燥装置７’には、第１の乾燥用ロール３３ａと第２の乾燥用ロール３３ｂが設けられていると共に、第１、２の乾燥用ロール３３ａ、３３ｂに対応して、第１、２のエアーノズル３４ａ、３４ｂが設けられている。従って、フィルム４１はフィルムの一方の面が第１の乾燥ロール３３ａに巻き付いて乾燥し、次いでフィルムの他方の面が第２の乾燥ロール３３ｂに巻き付いて乾燥する。フィルム４１は均一に乾燥されるので、フィルムの縁が反ることはなく、ネックインを充分に抑制して、幅広で品質の良い偏光フィルムを得ることができる。

延伸方法の違いによるネックインの大きさを比較する実験を行った。本実施の形態に係る延伸装置においてフィルムを一軸延伸する、いわゆるセミドライ延伸法を実施して実施例１の偏光フィルムを得、本実施の形態に係る延伸装置の第１〜３の延伸ロール２１、２２、２３を全て温水１１ａ中に没して、従来周知の湿式延伸法を実施して比較例１の偏光フィルムを得、それぞれのネックインの大きさを調べた。一軸延伸以外の工程は全て同様に実施した。すなわち、原反から引き出したフィルムを膨潤槽、染着槽、架橋槽のそれぞれに浸漬する処理と、一軸延伸した後に補色槽に浸漬して従来周知のドライヤ乾燥装置で乾燥する処理については同様に実施した。延伸倍率についても同様とし、一軸延伸は、第１の延伸をニップロールＮ３と第１の延伸ロール２１の間において、第２の延伸を第１、２の延伸ロール２１、２２の間において、第３の延伸を第２、３の延伸ロール２２、２３の間の間においてそれぞれ実施して総合の延伸倍率が５．９倍になるようにした。
実施例１と比較例１の偏光フィルムを製造した各工程におけるフィルム幅の変化が、図４の（ア）のグラフに示されている。グラフの縦軸には原反のフィルム幅を１００％とするフィルム幅が、横軸には各工程が示されている。グラフから、湿式延伸法よりもセミドライ延伸法の方がネックインを抑制できることが分かる。

乾燥方法の違いによるネックインの大きさを比較する実験を行った。本実施の形態に係る第１の乾燥装置において、いわゆるロール乾燥を実施して実施例２の偏光フィルムを得、従来周知のドライヤ乾燥機において、いわゆるドライヤ乾燥をテストして比較例２の偏光フィルムを得、それぞれのネックインの大きさを調べた。フィルムの乾燥以外の工程は全て同様に実施した。すなわち、原反から引き出したフィルムを膨潤槽、染着槽、架橋槽のそれぞれに浸漬する処理と、本実施の形態に係る延伸装置でフィルムを一軸延伸した後に補色槽に浸漬する処理については同様に実施した。延伸倍率についても同様とし、一軸延伸は、第１の延伸をニップロールＮ３と第１の延伸ロール２１の間において、第２の延伸を第１、２の延伸ロール２１、２２の間において、第３の延伸を第２、３の延伸ロール２２、２３の間の間においてそれぞれ実施して総合の延伸倍率が５．９倍になるようにした。実施例２と比較例２の偏光フィルムを製造した各工程におけるフィルム幅の変化が、図４の（イ）のグラフに示されている。グラフの縦軸には原反のフィルム幅を１００％とするフィルム幅が、横軸には各工程が示されている。このグラフから、ロール乾燥の方がドライヤ乾燥よりもネックインを抑制できることが分かる。ドライヤ乾燥をすると、乾燥時の幅方向の収縮、すなわちネックインは１５％になってしまうが、ロール乾燥をすると、ネックインは充分に抑制されて４％に過ぎないことが分かる。

本発明の偏光フィルム製造装置は、上記実施の形態に限定されることなく色々な形で実施できる。例えば、フィルムは本実施の形態に係る延伸装置によって延伸して、第１の乾燥装置で乾燥するように説明されているが、他の延伸装置によってフィルムを延伸して、第１の乾燥装置で乾燥しても良い。例えば、従来周知の乾式延伸法や湿式延伸法によってフィルムを延伸した後に、本実施の形態に係る第１の乾燥装置の乾燥用ロールに巻き付けて乾燥しても、乾燥時のネックインを抑制できることは明らかである。また、ドライヤ乾燥を実施する第２の乾燥装置を設けずに、ロール乾燥を実施する第１の乾燥装置によってフィルムを完全に乾燥するようにしても良い。乾燥装置についても変形が可能である。例えば、乾燥用ロールは３本以上設けても良い。このように実施すると、フィルムを複数のロール面に密接させながらゆっくりと乾燥することができるので、充分にムラなく乾燥できる。さらには、乾燥装置には、格別にエアーノズルを設けなくても実施できる。このときは、乾燥用のロールの熱のみによって乾燥することになる。エアーノズルから吹き出される温風の風圧の大きさ、方向等によってはフィルムが変形することもあり得るが、乾燥用のロールのみで乾燥すると、このような変形を避けることができる。また、乾燥用のロールの温度は格別に制御せず、制御された温風のみによって乾燥することができるのは明らかである。

本実施の形態に係る延伸装置についても変形が可能である。例えば、延伸エリア１７の相対湿度は、延伸槽１１に入れられた温水１１ａを水温制御装置１９によって温度制御して維持されているように説明されているが、加湿器を設けても同様に相対湿度を維持することができる。さらには、本実施の形態に係る延伸装置においては、フィルムの一軸延伸は、第１、２の延伸ロール間と第２、３の延伸ロール間の２回実施するように説明されているが、どちらか一方の１回だけ実施するようにしてもよいし、さらに第３、４、…の延伸ロールを設けて、３回以上実施するようにしてもよい。また、延伸ロールは、特に温度調節するようには説明されていないが、フィルムを加熱するために延伸ロールの内部に加熱体を設けて、延伸ロール全体を加熱するように実施することもできる。このように実施すると、フィルムはより延伸されやすい。

本発明の偏光フィルム製造装置によると、ネックインを抑制して幅広のフィルムを得ることができるので、偏光フィルム以外の他の用途のフィルムの製造にも適用可能である。

本実施の形態に係る偏光フィルム製造装置を模式的に示す図で、その（ア）は、偏光フィルム製造装置全体を模式的に示す側面図、その（イ）は本実施の形態に係る延伸装置を模式的に示す側面図、その（ウ）は本実施の形態に係る乾燥装置を模式的に示す側面図である。 本実施の形態に係る延伸装置の作用を説明するための側面図である。 第２の実施の形態に係る乾燥装置を模式的に示す側面図である。 延伸方法と乾燥方法の違いによるネックインの大きさを評価した実験の結果を示すグラフで、その（ア）は本実施の形態に係る延伸方法および従来周知の湿式延伸法のそれぞれによってフィルムを一軸延伸したときのフィルムの幅の変化を表すグラフ、その（イ）は本実施の形態に係る乾燥方法および従来周知のドライヤ乾燥方法のそれぞれによってフィルムを乾燥したときのフィルムの幅の変化を表すグラフである。 偏光フィルムの構造を模式的に示す、偏光フィルム断面の斜視図である。 従来周知のセミドライ延伸方法の実施に使用される延伸装置を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１ 偏光フィルム製造装置 ２ 膨潤槽
３ 染着槽 ４ 架橋槽
５ 延伸装置 ６ 補色槽
７ 第１の乾燥装置 ８ 第２の乾燥装置
１１ 延伸槽 １１ａ 温水
２１、２２、２３ 第１〜３の延伸ロール
２６、２７、２８ 第１〜３のニップロール
３２、３２ エアーナイフ
３３ 乾燥用ロール ３４ エアーノズル
４０ 原反 ４１ フィルム

Claims (8)

1. ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマールまたはポリビニルアセタールの誘導体からなるポリビニルアルコール系のフィルムを、二色性物質または二色性染料で染着する染着工程と、前記フィルムを一軸延伸する延伸工程と、一軸延伸され所定の水分を含んだ前記フィルムを乾燥する乾燥工程と、を含む偏光フィルムの製造方法において、
   前記乾燥工程は、前記フィルムを乾燥用のロールに巻き付けて連続的に送りながら乾燥することを特徴とする、偏光フィルムの製造方法。
2. 請求項１に記載の製造方法において、前記乾燥工程は、前記乾燥用のロールを所定の温度に制御すると共に、前記乾燥用のロールに巻き付けられた前記フィルムに所定温度の温風を吹き付けて実施することを特徴とする、偏光フィルムの製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の製造方法において、２本以上の前記乾燥用のロールを使用し、前記フィルムの一方の面を第１番目の前記乾燥用のロールに巻き付けて乾燥した後に、他方の面を第２番目の前記乾燥用のロールに巻き付けて乾燥し、以下前記フィルムの面を交互に前記乾燥用のロールに巻き付けて乾燥することを特徴とする、偏光フィルムの製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれかの項に記載の製造方法において、前記一軸延伸工程は、前記フィルムを所定の溶液に浸漬する工程の後に実施すると共に、所定の相対湿度の大気中で実施することを特徴とする、偏光フィルムの製造方法。
5. 請求項４に記載の製造方法において、前記相対湿度は、５０％〜６０％であることを特徴とする、偏光フィルムの製造方法。
6. ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマールまたはポリビニルアセタールの誘導体からなるポリビニルアルコール系のフィルムを、二色性物質または二色性染料で染着して、一軸延伸されて所定の水分を含んでいるフィルムを乾燥装置により乾燥して偏光フィルムを得る、偏光フィルムの製造装置であって、
   前記乾燥装置は、温度調節されてフィルムが巻き付けられるようになっている乾燥用のロールと、前記乾燥用のロールのロール面に乾燥用空気を吹き付けるエアーノズルとからなることを特徴とする、偏光フィルムの製造装置。
7. 請求項６に記載の製造装置において、前記乾燥用のロールは所定の間隔に配置され、それぞれに温度が制御される２本以上のロールからなることを特徴とする、偏光フィルムの製造装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の製造装置において、該製造装置には、その内部が５０〜６０％の相対湿度の雰囲気に調節される、一軸延伸装置が設けられていることを特徴とする、偏光フィルムの製造装置。

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