JP2009221462A - ビニルアルコール系重合体フィルム - Google Patents

ビニルアルコール系重合体フィルム Download PDF

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Abstract

【課題】 力学的特性、耐水性、耐候性に優れ、着色がなく、しかも水に浸漬した際の溶出量が小さく、耐傷性にも優れていて、偏光フィルムなどの光学フィルムをはじめとして各種用途に有効に使用することのできるビニルアルコール系重合体フィルムの提供。
【解決手段】 粘度平均重合度4000〜8000;ケン化度99.50〜99.97モル%;1,2−グリコール結合単位含有量1〜1.5モル%;粘度1000mPa・sのビニルアルコール系重合体水溶液が10℃で粘度20000mPa・sまで増粘する時間が50〜250分;並びにPVA系重合体水溶液の光路長30mmのセルを使用してなる波長280nm及び320nmにおける濃度補正後の吸光度(測定温度20℃)が0.02L/g以下であるビニルアルコール系重合体を用いて形成したフィルム。
【選択図】 なし

Description

本発明は特定のビニルアルコール系重合体を用いて形成してなるビニルアルコール系重合体フィルムに関する。本発明のビニルアルコール系重合体フィルムは、力学的特性、耐水性、耐候性に優れ、着色がなく、しかも水に浸漬した際の溶出率が小さいなどの種々の優れた特性を兼ね備えているため、偏光フィルムなどの光学用フィルムをはじめとして、種々の用途に有効に使用することができる。
光の透過および遮蔽機能を有する偏光板は、光のスイッチング機能を有する液晶とともに、液晶ディスプレイ(LCD)の基本的な構成要素である。このLCDの適用分野も、開発初期の頃の電卓および腕時計などの小型機器から、近年では、ノートパソコン、液晶モニター、液晶カラープロジェクター、液晶テレビ、車載用ナビゲーションシステム、パーソナルホン、屋内外で用いられる計測機器などの広範囲に広がっている。特に大型テレビ用途として、液晶ディスプレイの大画面化が急速に進んでおり、加えてそのコストダウン化にも拍車がかかっている。このため、従来にも増して大面積でありながら欠点の少ない偏光板が求められるようになっている。
モニター、テレビなどの分野における液晶ディスプレイの大画面化に対応するためには、広幅のビニルアルコール系重合体フィルムを用いて偏光フィルムを製造する必要がある。欠点の少ない偏光板を得るには、ビニルアルコール系重合体フィルムの欠陥を減少させることが必要であり、ビニルアルコール系重合体フィルム1m当たりの欠点数を0.05個以下にすることが当面の目標であるが、従来のビニルアルコール系重合体フィルムではこの目標値に到達することが困難であった。
欠点数の少ないビニルアルコール系重合体フィルムとしては、本出願人が開発した、10cm角のポリビニルアルコールフィルムを1リットルの50℃の水中に4 時間放置した時のポリビニルアルコールの溶出液濃度が1〜100ppmであるポリビニルアルコールフィルムを、1以上100未満の重量浴比の10〜90℃の温度の水または温水で洗浄して得られたチップ状態のポリビニルアルコールと当該ポリビニルアルコール100重量部に対して10〜30重量部の多価アルコールを含有する製膜原料を用いて製膜してポリビニルアルコールフィルムが知られている(特許文献1を参照)。
本発明者らが、この特許文献1のポリビニルアルコールフィルムについて検討したところ、現在の高精細化が進んだLCD用偏光板の製造に用いるには、この特許文献1の出願当時の製品レベルでは問題視されなかったような微小な欠点をも除去する必要があり、欠点数をより少なくして、品質を一層向上させる必要があることが判明した。
また、ビニルアルコール系重合体フィルムは、偏光板などの光学用途以外に、繊維製品の包装用、熱硬化性樹脂を成形する際の離型材などとしても用いられており、それらの用途においても、力学的特性、耐水性、耐候性に優れ、着色がなく、しかも水に浸漬した際の溶出率が小さいなどの種々の優れた特性を兼ね備えているビニルアルコール系重合体フィルムが求められている。
さらに、シリカなどの無機物(無機微粒子)を含有させたビニルアルコール系重合体フィルムは、コンポスト用フィルムなどの用途に用いられているが、水膨潤度が小さくて耐水性に優れる無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルムが求められている。
特許第3588308号公報 特開平5−117307号公報
本発明の目的は、重合度が高く、力学的特性、耐水性、耐候性に優れ、着色がなく、しかも水に浸漬した際の溶出率が小さいなどの種々の優れた特性を兼ね備えていて、偏光フィルムなどの光学用フィルムの製造や、その他の用途に有効に用い得るビニルアルコール系重合体フィルムを提供することである。
さらに、本発明の目的は、水膨潤度が小さく、耐水性に優れる無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルムを提供することである。
本発明者らは、上記の目的を達成すべく検討を重ねてきた。その結果、粘度平均重合度(P)が4000〜8000およびケン化度が99.50〜99.97モル%で、且つ1,2−グリコール結合単位の含有量が特定の範囲にあり、しかも水溶液にしたときに特定の増粘特性および吸光度を示すビニルアルコール系重合体を用いてフィルムを製造すると、力学的特性、耐水性、耐候性、無色透明性に優れ、しかも水に浸漬した際の溶出率の小さいビニルアルコール系重合体フィルムが得られること、そしてこのビニルアルコール系重合体フィルムを用いると、欠点数の極めて少ない偏光フィルムなどの光学用フィルムが円滑に得られることを見出した。
また、本発明者らは、前記ビニルアルコール系重合体を用いると無機物との混合溶液が容易に調製でき、当該混合溶液を用いて無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルムを製造すると、水に対する膨潤度が小さく耐水性に優れる無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルムが得られることなどを見出して本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
(1) 下記の要件《1》〜《5》を満足するビニルアルコール系重合体を用いて形成したことを特徴とするビニルアルコール系重合体フィルムである。
《1》粘度平均重合度(P)が4000〜8000である;
《2》ケン化度が99.50〜99.97モル%である;
《3》1,2−グリコール結合単位の含有量が1〜1.5モル%である;
《4》当該ビニルアルコール系重合体を水に溶解して10℃での粘度が10000mPa・sであるビニルアルコール系重合体水溶液を調製し、その水溶液を10℃で静置したときに、粘度が20000mPa・sまで増加するのに要する時間が50〜250分である;および、
《5》当該ビニルアルコール系重合体を水に溶解して調製した濃度30g/Lのビニルアルコール系重合体水溶液[粘度平均重合度(P)が6000未満のビニルアルコール系重合体の場合]または濃度10g/Lのビニルアルコール系重合体水溶液[粘度平均重合度(P)が6000以上のビニルアルコール系重合体の場合]の、光路長30mmのセルを用いて測定してなる、波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(測定温度20℃)が、いずれも0.02L/g以下である。
そして、本発明は、
(2) 10cm角に切り出したビニルアルコール系重合体フィルムを、50℃、1リットルの水中に4時間放置した時のビニルアルコール系重合体の溶出液濃度a(ppm)と、30℃、1リットルの水中に4時間放置した時のビニルアルコール系重合体の溶出液濃度b(ppm)の比(a/b)が15〜50である、前記(1)のビニルアルコール系重合体フィルム;
(3) 10cm角に切り出したビニルアルコール系重合体フィルムを、50℃、1リットルの水中に4時間放置した時のビニルアルコール系重合体の溶出液濃度aが10〜50ppmである、前記(1)または(2)のビニルアルコール系重合体フィルム;
(4) 膨潤度が200〜240%である、前記(1)〜(3)のいずれかのビニルアルコール系重合体フィルム;
(5) レターデーションが10〜40nmである、前記(1)〜(4)のいずれかのビニルアルコール系重合体フィルム;
(6) さらに可塑剤を含有する、前記(1)〜(5)のいずれかのビニルアルコール系重合体フィルム;および、
(7) フィルム幅が2m以上である、前記(1)〜(6)のいずれかのビニルアルコール系重合体フィルム;
である。
上記の要件《1》〜《5》を満足するビニルアルコール系重合体を用いて形成してなる本発明のビニルアルコール系重合体フィルムは、力学的特性、耐水性、耐候性に優れ、着色がなく、しかも水に浸漬した際の溶出量が小さく、耐傷性にも優れている。
特に、本発明のビニルアルコール系重合体フィルム(無機物を含有させない透明なビニルアルコール系重合体フィルム)は、偏光フィルムを作製するときの各工程(染色、固定処理、膨潤、延伸などの工程)でのビニルアルコール系重合体の溶出量が小さいため、本発明のビニルアルコール系重合体フィルムを原反として用いることにより、大面積でありながら欠点の少ない高性能の偏光フィルムを得ることができる。
また、上記の要件《1》〜《5》を満足するビニルアルコール系重合体中に無機物を含有させて調製した本発明の無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルムは、水に対する膨潤度が小さく耐水性に優れており、コンポスト用フィルムなどの用途に有効に使用することができる。
以下に本発明について詳細に説明する。
本発明のビニルアルコール系重合体フィルムは、下記の要件《1》〜《5》、即ち、
《1》粘度平均重合度(P)が4000〜8000である;
《2》ケン化度が99.50〜99.97モル%である;
《3》1,2−グリコール結合単位の含有量が1〜1.5モル%である;
《4》当該ビニルアルコール系重合体を水に溶解して10℃での粘度が10000mPa・sであるビニルアルコール系重合体水溶液を調製し、その水溶液を10℃で静置したときに、粘度が20000mPa・sまで増加するのに要する時間が50〜250分である;および、
《5》当該ビニルアルコール系重合体を水に溶解して調製した濃度30g/Lのビニルアルコール系重合体水溶液[粘度平均重合度(P)が6000未満のビニルアルコール系重合体の場合]または濃度10g/Lのビニルアルコール系重合体水溶液[粘度平均重合度(P)が6000以上のビニルアルコール系重合体の場合]の、光路長30mmのセルを用いて測定してなる、波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(測定温度20℃)が、いずれも0.02L/g以下である;
という5つの要件を満足するビニルアルコール系重合体を用いて形成されている。
本発明のビニルアルコール系重合体フィルム(以下単に「本発明のフィルム」ということがある)を形成するビニルアルコール系重合体は、「粘度平均重合度(P)が4000〜8000である」という上記の要件《1》を満足することが必要である。フィルムを形成するビニルアルコール系重合体が当該要件《1》を満足することにより、ビニルアルコール系重合体フィルムの耐水性や耐熱性が良好になり、フィルム製造時のビニルアルコール系重合体の取り扱い性、フィルムの製造に用いるビニルアルコール系重合体溶液の粘度安定性が優れたものになり、更にフィルムの製造に用いるビニルアルコール系重合体溶液の調製や無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルムを製造するためのビニルアルコール系重合体と無機物を含有する溶液の調製が容易になる。
ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度(P)が4000未満であると、ビニルアルコール系重合体中に無機物を含有させて形成したフィルムが水に膨潤し易くなり、耐水性が低下する。また、ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度(P)が4000未満であると、ビニルアルコール系重合体溶液の粘度安定性が低下して経時的な増粘が大きくなり、品質の安定したビニルアルコール系重合体フィルムの製造が困難になることがある。一方、ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度(P)が8000を超えると、ビニルアルコール系重合体溶液の粘度が高くなりすぎて、フィルム製造時の取り扱い性に劣るようになり、また無機物含有PVA系重合体フィルムを製造する場合にはビニルアルコール系重合体と無機物を含有する混合溶液の調製が困難になり易い。
本発明のビニルアルコール系重合体フィルムを形成するビニルアルコール系重合体は、フィルムの耐水性や取り扱い性、フィルムを製造するためのビニルアルコール系重合体溶液の粘度安定性、無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルムを製造するためのビニルアルコール系重合体と無機物を含有する混合溶液の調製の容易性などの点から、粘度平均重合度(P)が4200〜7500であることが好ましく、4500〜7000であることがより好ましい。
ここで、本明細書におけるビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度(P)は、JIS−K6726に準じて測定される粘度平均重合度である。すなわち、ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度(P)は、ビニルアルコール系重合体をケン化度99.5モル%以上に再ケン化し、精製した後、その水溶液を用いて30℃の水中で測定した極限粘度[η]から、以下の数式(I)に従って求められる。

粘度平均重合度(P)=([η]×1000/8.29)(1/0.62) (I)
本発明のフィルムを形成するビニルアルコール系重合体は、「ケン化度が99.50〜99.97モル%である」という上記の要件《2》を満足することが必要であり、当該要件《2》を満足することにより、フィルムの製造に用いるビニルアルコール系重合体溶液の調製や、ビニルアルコール系重合体と無機物を含有する混合溶液の調製が容易になり、しかもそれらの溶液から耐水性に優れる無機物を含有しないビニルアルコール系重合体フィルムおよび無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルムがそれぞれ形成される。
ビニルアルコール系重合体のケン化度が99.50モル%未満であると、ビニルアルコール系重合体を水に溶解して10℃での粘度が10000mPa・sであるビニルアルコール系重合体水溶液を調製し、その水溶液を10℃で静置したときに、粘度が20000mPa・sまで増加するのに要する時間が250分を超えるようになり、当該ビニルアルコール系重合体の溶液から形成したフィルム(無機物を含有しないビニルアルコール系重合体フィルム)、ビニルアルコール系重合体と無機物を含有する混合溶液から形成した無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルムの水膨潤度が大きくなって、耐水性が低下する。一方、ビニルアルコール系重合体のケン化度が99.97モル%を超えると、ビニルアルコール系重合体フィルムの製造に用いるビニルアルコール系重合体の溶液や、ビニルアルコール系重合体と無機物を含有する混合溶液の調製が困難になり、しかも当該溶液の経時増粘が大きくなり、溶液の安定性および取り扱い性が不良になる。
本発明のフィルムを形成するビニルアルコール系重合体のケン化度は、フィルムの耐水性、フィルムの製造に用いるビニルアルコール系重合体溶液や、ビニルアルコール系重合体と無機物を含有する混合溶液の調製の容易性、ビニルアルコール系重合体溶液の粘度安定性、取り扱い性などの点から、99.58〜99.96モル%であることが好ましく、99.65〜99.95モル%であることがより好ましい。
本発明のフィルムを形成するビニルアルコール系重合体は、「1,2−グリコール結合単位の含有量が1〜1.5モル%である」という上記の要件《3》を満足することが必要である。ビニルアルコール系重合体が当該要件《3》を満足することにより、フィルムの耐水性が良好になり、フィルムの製造に用いるビニルアルコール系重合体溶液や、ビニルアルコール系重合体と無機物を含有する混合溶液の調製が容易になり、しかもビニルアルコール溶液の粘度安定性が良好になる。
ビニルアルコール系重合体における1,2−グリコール結合単位の含有量が1モル%未満であると、ビニルアルコール系重合体溶液の粘度安定性が低下し、経時増粘が大きくなり易く、またビニルアルコール系重合体と無機物を含有する混合溶液の調製が困難になり易い。一方、ビニルアルコール系重合体における1,2−グリコール結合単位の含有量が1.5モル%を超えると、ビニルアルコール系重合体フィルム(無機物を含有しないビニルアルコール系重合体フィルムおよび無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルム)の耐水性が低下したものになり易い。
本発明のビニルアルコール系重合体は、耐水性、ビニルアルコール系重合体水溶液の調製の容易性、ビニルアルコール系重合体から調製した水溶液の粘度安定性、ビニルアルコール系重合体と無機物との混合水溶液の調製の容易性などの点から、1,2−グリコール結合単位をビニルアルコール系重合体を構成する全構造単位の合計モル数に基づいて、1.2〜1.5モル%の割合で有することが好ましい。
本明細書における「1,2−グリコール結合単位の含有量」とは、ビニルアルコール系重合体における「全ビニルアルコール単位」に対する「1,2−グリコール結合単位」の割合(モル%)を意味する。
1,2−グリコール結合単位の含有量は、以下の実施例に記載するように、NMRを使用して求めることができる。
後記する製造方法を採用することによって、1,2−グリコール結合単位の含有量が1〜1.5モル%の範囲にあるビニルアルコール系重合体を円滑に製造することができる。また、下記の製造方法にしたがってビニルアルコール系重合体を製造するに当たり、ビニルエステル系重合体の製造時にビニルエステル系単量体に少量のエチレンカーボネートを共重合させたり、重合温度を変化させることなどによっても、1,2−グリコール結合単位の含有量を更に調整することができる。
本発明のフィルムを形成するビニルアルコール系重合体は、「当該ビニルアルコール系重合体を水に溶解して10℃での粘度が10000mPa・sであるビニルアルコール系重合体水溶液を調製し、その水溶液を10℃で静置したときに、粘度が20000mPa・sまで増加するのに要する時間が50〜250分である」という上記の要件《4》を満足することが必要である。ビニルアルコール系重合体が当該要件《4》を満足することによって、本発明のフィルムの製造に用いるビニルアルコール系重合体溶液や無機物とビニルアルコール系重合体を含有する混合溶液が長時間にわたって増粘せず、粘度安定性および取り扱い性に優れるものとなり、しかもビニルアルコール系重合体フィルム(無機物を含有しないビニルアルコール系重合体フィルムおよび無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルム)の耐水性が優れたものになる。
粘度10000mPa・sのビニルアルコール系重合体水溶液の粘度が10℃で20000mPa・sまで増加するのに要する時間が50分未満であるビニルアルコール系重合体は、無機物との混合溶液を調製した際に早期にゲル化が生じて、安定な混合溶液を調製することができない。一方、粘度10000mPa・sのビニルアルコール系重合体水溶液の粘度が10℃で20000mPa・sまで増加するのに要する時間が250分を超えるビニルアルコール系重合体は、無機物とビニルアルコール系重合体の混合溶液を用いて形成したフィルムの耐水性が低下し、水に膨潤し易くなる。
本発明のフィルムを形成するビニルアルコール系重合体は、当該ビニルアルコール系重合体を水に溶解して10℃での粘度が10000mPa・sであるビニルアルコール系重合体水溶液を調製し、その水溶液を10℃で静置したときに、粘度が20000mPa・sまで増加するのに要する時間が60〜240分であることが好ましい。
重合度、ケン化度および1,2−グリコール結合単位の含有量を、本発明で規定する範囲内で調整することによって、上記の要件《4》を満足する水溶液粘度挙動を示すビニルアルコール系重合体にすることができる。
また、ビニルアルコール系重合体における酢酸ナトリウムなどの含有量を調整することによっても、上記の要件《4》を満足する水溶液粘度挙動を示すビニルアルコール系重合体を得ることができる。すなわち、酢酸ナトリウムの含有量が多いとビニルアルコール系重合体水溶液の増粘速度が増加し、一方酢酸ナトリウムの含有量が少ないとビニルアルコール系重合体水溶液の増粘速度が低下する。そのため、本発明のフィルムを形成するビニルアルコール系重合体では、要件《4》を満足する限りは酢酸ナトリウムの含有量は特に制限されないが、酢酸ナトリウムの含有量をビニルアルコール系重合体の質量に基づいて2質量%以下、更には1質量%以下、特に0.5質量%以下にすることによって、上記の要件《4》を満足する水溶液挙動を有するビニルアルコール系重合体をより円滑に得ることができる。
ビニルアルコール系重合体が上記の要件《4》を満足するか否かを調べるための「10℃での粘度が10000mPa・sであるビニルアルコール系重合体水溶液」は、ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度(P)(以下単に「重合度」ということがある)に応じて、ビニルアルコール系重合体の水溶液の調製時にビニルアルコール系重合体の濃度を変化調整することによって得ることができる。例えば、ビニルアルコール系重合体の重合度が2400であれば約11質量%の濃度に、重合度が4000であれば約8質量%の濃度に、重合度が5000であれば約7質量%の濃度に、重合度が6000であれば約6質量%の濃度に、また重合度が8000であれば約4質量%の濃度にすることによって、10℃での粘度が10000mPa・sのビニルアルコール系重合体水溶液を調製することができる。但し、微調整は必要である。
本発明のフィルムを形成するビニルアルコール系重合体は、「当該ビニルアルコール系重合体を水に溶解して調製した濃度30g/Lのビニルアルコール系重合体水溶液[粘度平均重合度(P)が6000未満のビニルアルコール系重合体の場合]または濃度10g/Lのビニルアルコール系重合体水溶液[粘度平均重合度(P)が6000以上のビニルアルコール系重合体の場合]の、光路長30mmのセルを用いて測定してなる、波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(測定温度20℃)が、いずれも0.02L/g以下である」という上記の要件《5》を満足することが必要である。
ここで、本明細書でいう、『ビニルアルコール系重合体を水に溶解して調製した濃度30g/Lのビニルアルコール系重合体水溶液[粘度平均重合度(P)が6000未満のビニルアルコール系重合体の場合]または濃度10g/Lのビニルアルコール系重合体水溶液[粘度平均重合度(P)が6000以上のビニルアルコール系重合体の場合]の、光路長30mmのセルを用いて測定してなる、波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(測定温度20℃)』とは、前記した濃度30g/Lまたは濃度10g/Lのビニルアルコール系重合体水溶液の吸光度を、光路長30mmのセルを用いて測定して得られる、波長280nmにおける吸光度および波長320nmにおける吸光度の値を、測定に使用したビニルアルコール系重合体水溶液の濃度(単位g/L)で除した値(単位L/g)をいう。
以下、当該濃度補正後の吸光度を、「波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)」というように記載することがある。
ビニルアルコール系重合体が当該要件《5》を満足することにより、本発明のビニルアルコール系重合体フィルムは、着色がなく色調に優れ、しかも耐候性にも優れていて変色のないものとなる。
前記濃度のビニルアルコール系重合体水溶液の、波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)が0.02L/gを超えると、ビニルアルコール系重合体フィルムに着色が生じたり、耐候性が低下する。
本発明のフィルムを形成するビニルアルコール系重合体では、当該ビニルアルコール系重合体を水に溶解して調製した前記濃度のビニルアルコール系重合体水溶液の、波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)(測定温度20℃)が、いずれも0.018L/g以下であることが好ましい。
前記ビニルアルコール系重合体水溶液の、波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)の下限値は特に制限されないが、前記吸光度が0.008L/g未満となるビニルアルコール系重合体は、ビニルアルコール系重合体の製造工程中に生じる不純物除去などに手間やコストがかかるので、前記吸光度は0.008L/g以上であることが実用的である。
後述する製造方法を採用することによって、前記濃度のビニルアルコール系重合体水溶液の、波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)(測定温度20℃)がいずれも0.02L/g以下となるビニルアルコール系重合体を円滑に製造することができる。
本発明のフィルムを形成するビニルアルコール系重合体は、本発明の目的および効果を損なわない範囲内であれば、必要に応じて他の共重合性単量体に由来する構造単位の1種または2種以上を有していてもよい。本発明のフィルムを形成するビニルアルコール系重合体が有していてもよい他の共重合性単量体に由来する構造単位の割合は、他の単量体に由来する構造単位の種類、ビニルアルコール系重合体の用途などに応じて異なりうるが、一般的には、ビニルアルコール系重合体を構成する全構造単位に対して20モル%以下であることが好ましく、10モル%以下であることがより好ましく、5モル%以下であることが更に好ましい。
本発明のフィルムを形成するビニルアルコール系重合体が必要に応じて有することのできる他の共重合性単量体に由来する構造単位としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、1−ヘキセンなどのα−オレフィン類;フマール酸、マレイン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸などのカルボン酸またはその誘導体;アクリル酸またはその塩、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピルなどのアクリル酸エステル類;メタクリル酸またはその塩、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピルなどのメタクリル酸エステル類;アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミドなどのアクリルアミド誘導体;メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミドなどのメタクリルアミド誘導体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテルなどのビニルエーテル類;エチレングリコールビニルエーテル、1,3−プロパンジオールビニルエーテル、1,4−ブタンジオールビニルエーテルなどのヒドロキシ基含有ビニルエーテル類;アリルアセテート、プロピルアリルエーテル、ブチルアリルエーテル、ヘキシルアリルエーテルなどのアリルエーテル類;オキシアルキレン基を有する単量体;酢酸イソプロペニル、3−ブテン−1−オール、4−ペンテン−1−オール、5−ヘキセン−1−オール、7−オクテン−1−オール、9−デセン−1−オール、3−メチル−3−ブテン−1−オールなどのヒドロキシ基含有α−オレフィン類;エチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸などのスルホン酸基を有する単量体;ビニロキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、ビニロキシブチルトリメチルアンモニウムクロライド、ビニロキシエチルジメチルアミン、ビニロキシメチルジエチルアミン、N−アクリルアミドメチルトリメチルアンモニウムクロライド、N−アクリルアミドエチルトリメチルアンモニウムクロライド、N−アクリルアミドジメチルアミン、アリルトリメチルアンモニウムクロライド、メタアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジメチルアリルアミン、アリルエチルアミンなどのカチオン基を有する単量体;ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、3−(メタ)アクリルアミド−プロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリルアミド−プロピルトリエトキシシランなどのシリル基を有する単量体などに由来する構造単位を挙げることができる。本発明のフィルムを形成するビニルアルコール系重合体は前記した単量体に由来する構造単位の1種または2種以上を有することができる。
本発明のフィルムを形成するビニルアルコール系重合体は、上記した5つの要件《1》〜《5》を満足するビニルアルコール系重合体であればいずれの方法で製造してもよい。
そのうちでも、本発明のフィルムを形成するビニルアルコール系重合体は、(i)ビニルエステル系単量体100質量部に対してアルコールを2.5〜10質量部の割合で含むビニルエステル系単量体混合物を重合槽内に仕込み、当該ビニルエステル系単量体混合物の大気圧下での沸点以下の温度で、重合槽内の圧力を減圧状態に保ちながら沸騰状態で、重合率8〜30質量%でビニルエステル系単量体を重合して、ケン化後に粘度平均重合度(P)が4000〜8000のビニルアルコール系重合体となる重合度を有するビニルエステル系重合体を製造し、次いで(ii)前記(i)の工程で得られるビニルエステル系重合体を含む反応生成物に重合禁止剤を添加し、反応生成物中に残存するビニルエステル系単量体をアルコールで置換して除去した後、アルカリ性物質の存在下に、ビニルエステル系重合体を、ケン化度99.50〜99.97モル%でビニルアルコール系重合体を生成する条件下でケン化する、という製造方法によって円滑に製造することができる。
ビニルエステル系単量体の重合方法としては、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などが知られているが、上記した製造方法では、上記(i)の重合工程[以下「重合工程(i)」ということがある]において、ビニルエステル系単量体100質量部に対して2.5〜10質量部という少量のアルコールを含むビニルエステル系単量体混合物を用いる溶液重合法(溶液重合法に準じた方法)によってまずビニルエステル系重合体を製造する。ビニルエステル系重合体を製造するための重合工程(i)およびその後の上記(ii)の工程は、回分式(バッチ式)で行ってもよいし、連続式で行ってもよい。そのうちでも、生産効率などの観点から連続式で行うことが好ましい。
連続式によって重合工程(i)(ビニルエステル系重合体の製造)および上記(ii)の工程(残留単量体の重合禁止処理とそれに続くビニルエステル系重合体のケン化処理)を行なう場合は、ビニルエステル系単量体とアルコールを両者の質量比が上記で規定する範囲内になるように重合槽に連続的に供給し、上記で規定する重合率および重合度になるように重合槽内に所定の時間滞留させながら重合を行なって所定の重合度のビニルエステル系重合体を形成させると共に、ビニルエステル系重合体を含む反応生成物を重合槽から連続的に取り出した後に、当該反応生成物に重合禁止剤を添加し、反応生成物中に残存するビニルエステル系単量体をアルコールで置換して除去した後、アルカリ性物質の存在下にビニルエステル系重合体を所定のケン化度にケン化する。
その際に、重合槽へのビニルエステル系単量体を主体とする単量体およびアルコールの供給量と反応生成物の重合槽からの取り出し量(単位時間当たりの供給量と取り出し量)、重合槽内での滞留時間などは、ビニルエステル系単量体とアルコールの質量比、重合温度、重合率、重合槽の規模、重合速度などに応じて調整する。重合率を8〜30質量%の範囲内にするためには、重合槽内での滞留時間は、一般的に1〜12時間、特に2〜6時間であることが好ましい。
また、回分式(バッチ式)で重合工程(i)(ビニルエステル系重合体の製造)および上記(ii)の工程(重合の停止とビニルエステル系重合体のケン化)を行なう場合は、ビニルエステル系単量体の重合と重合により生成したビニルエステル系重合体のケン化の両方を同じ重合槽内で行なってもよいし、または重合槽内でビニルエステル系単量体を重合した後にビニルエステル系重合体を含む反応生成物を重合槽から取り出して、重合槽外でビニルエステル系重合体のケン化を行なってもよい。その際の、重合槽へのビニルエステル系単量体を主体とする単量体およびアルコールの供給量、重合槽内での重合時間などは、ビニルエステル系単量体とアルコールの質量比、重合温度、重合率、重合槽の規模、重合速度などに応じて調整する。重合率を8〜30質量%の範囲内にするためには、重合槽内での重合時間は、一般的に1〜12時間、特に2〜6時間であることが好ましい。
重合工程(i)で用いるビニルエステル系単量体としては、ビニルエステル系重合体の製造に用い得ることが従来から知られているビニルエステル系単量体のいずれもが使用でき、具体例としては、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニルなどを挙げることができ、これらの1種または2種以上を用いることができる。そのうちでも、ビニルエステル系単量体としては、酢酸ビニルが、汎用性、取り扱い性などの点から好ましく用いられる。
重合工程(i)で用いるビニルエステル系単量体混合物は、本発明の目的および効果を損なわない範囲であれば、必要に応じて、他の共重合性単量体を含有していてもよく、他の共重合性単量体を含有する場合は、ビニルエステル系単量体混合物中に含まれる全単量体の合計モル数に対して20モル%以下であることが好ましく、10モル%以下であることがより好ましく、5モル%以下であることが更に好ましい。
ビニルエステル系単量体混合物が含有し得る他の共重合性単量体の種類としては、本発明のビニルアルコール系重合体が必要に応じて有していてもよい他の共重合単量体に由来する構造単位を構成する単量体として、上記の段落0026に例示したものを挙げることができ、それらの1種または2種以上を用いることができる。
重合工程(i)で用いるアルコールとしては、メタノール(メチルアルコール)、エタノール(エチルアルコール)、プロパノール(プロピルアルコール)などの低級アルコールが、取り扱い性の点から好ましく用いられ、そのうちでもメタノールが汎用性の点からより好ましく用いられる。
重合工程(i)で用いる重合開始剤としては、ビニルエステル系単量体の重合に用い得ることが従来から知られている重合開始剤のいずれもが使用でき、具体例としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−バレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、その他のアゾ系開始剤、過酸化ベンゾイル、n−プロピルパーオキシジカーボネート、その他の過酸化物系開始剤などを挙げることができる。そのうちでも、重合開始剤としては、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−バレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)が、低温活性が高い点から好ましく用いられる。
重合開始剤の使用量は、一般に、ビニルエステル系単量体をも含めた全重合性単量体の合計質量に対して、0.0001〜0.02質量%(1〜200質量ppm)、特に0.0005〜0.01質量%(5〜100質量ppm)程度とすることが、上記の要件《1》〜《5》を満足するビニルアルコール系重合体が円滑に得られる点から好ましい。
また、重合工程(i)を、ビニルエステル系単量体混合物中に2−メルカプトエタノール、n−ドデシルメルカプタン、メルカプト酢酸、3−メルカプトプロピオン酸などのチオール化合物を存在させて行い、それにより得られるビニルエステル系重合体を上記(ii)の工程でケン化すると、上記の要件《1》〜《5》を満足する、チオール化合物に由来する官能基が末端に導入されたビニルアルコール系重合体を得ることができ、本発明のフィルムは当該ビニルアルコール系重合体から形成されていてもよい。
重合工程(i)で用いるビニルエステル系単量体混合物(重合槽内中のビニルエステル系単量体混合物)は、上記の要件《1》〜《5》を満足するビニルアルコール系重合体を高い生産効率で円滑に得るために、ビニルエステル系単量体100質量部に対してアルコールを2.5〜10質量部、特に2.5〜8質量部の割合で含有していることが好ましい。
前記ビニルエステル系単量体混合物中のアルコールの含有割合が、ビニルエステル系単量体100質量部に対して2.5質量部未満であると、上記の要件《5》で規定する水溶液吸光度を満足するビニルアルコール系重合体が得られなくなり、得られるビニルアルコール系重合体は着色が生じていて、色調に劣り、しかも耐候性にも劣ったものとなる。一方、ビニルエステル系単量体100質量部に対してアルコールの含有量が10質量部を超えると、ビニルエステル系重合体の生産効率、ひいてはビニルアルコール系重合体の生産効率が大きく低下すると共に、ビニルアルコール系重合体と無機物との混合水溶液から形成したフィルムが水に膨潤し易くなり、耐水性が低下する。
重合工程(i)は、上記の要件《1》〜《5》を満足するビニルアルコール系重合体を円滑に得るために、ビニルエステル系単量体混合物(ビニルエステル系単量体とアルコールの混合液)の大気圧下における沸点以下の温度で、重合槽内の圧力を減圧状態に保ちながら沸騰状態で、ビニルエステル系単量体を重合することが好ましい。
ビニルエステル系単量体の重合時の温度が、ビニルエステル系単量体混合物の大気圧下での沸点よりも高い温度であると、ビニルアルコール系重合体における1,2−グリコール結合単位の含有量が1.5モル%を超えてしまい、要件《1》〜《5》を満足するビニルアルコール系重合体を得ることが困難になり易い。その上、それによって得られるビニルアルコール系重合体と無機物を含有する混合溶液から形成したフィルムは、水に膨潤し易くなり、耐水性に劣るようになる。
また、ビニルエステル系単量体の重合時の温度が、ビニルエステル系単量体混合物の大気圧下での沸点以下の温度であっても、減圧状態にせず(沸騰させず)に重合を行った場合には、ビニルアルコール系重合体水溶液の、波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)(測定温度20℃)がいずれも0.02L/gを超えることがあり、要件《1》〜《5》を満足するビニルアルコール系重合体を得ることが困難になり易い。その結果、当該ビニルアルコール系重合体から成形したフィルムの耐候性が低下するようになる。
重合工程(i)における重合槽内の温度(重合温度)は、5〜60℃であることが好ましく、20〜50℃であることがより好ましく、30〜50℃であることがさらに好ましい。
また、前記した温度における重合槽内のビニルエステル系単量体混合物を沸騰状態にするために、重合槽内の圧力(絶対圧)は1〜100KPa、特に20〜90KPaであることが好ましい。
酢酸ビニルの大気圧下での沸点は73℃、メタノールの大気圧下での沸点は64℃であることから、ビニルエステル系単量体として酢酸ビニルを用い、アルコールとしてメタノールを用いて重合工程(i)でビニルエステル系重合体を製造する場合には、重合工程(i)での重合槽内の温度(重合温度)を5〜60℃、特に20〜50℃とし、且つ重合槽内の圧力(絶対圧)を1〜100KPa、特に30〜90KPaにしてビニルエステル系重合体を製造することが好ましい。
さらに、重合工程(i)では、上記の要件《1》〜《5》を満足するビニルアルコール系重合体を生産効率よく円滑に得るために、ビニルエステル系単量体の重合率を8〜30質量%の範囲に維持しながら重合槽内でビニルエステル系単量体を重合させる。
重合工程(i)において、ビニルエステル系単量体の重合率が8質量%未満であると、生産効率が低下し、一方ビニルエステル系単量体の重合率が30質量%を超えると、得られるビニルアルコール系重合体の重合度が4000未満であったり、1,2−グリコール結合単位の含有量が1.5モル%を超えたり、また上記の要件《5》を満足する水溶液吸光度を示すビニルアルコール系重合体を得ることが困難になったり、ビニルアルコール系重合体と無機物を含有する混合溶液から形成したフィルムの耐水性が低下することがある。
重合工程(i)では、ビニルエステル系単量体の重合率が10〜20質量%の範囲になるようにして重合を行うことが好ましい。
また、重合工程(i)において、ビニルエステル系単量体の分解によるアルデヒド生成を抑制するために、ビニルエステル系単量体混合物中に乳酸、酒石酸などの有機酸類を添加すると、波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)がより低くて、着色のより少ないビニルアルコール系重合体水溶液を与えるビニルアルコール系重合体を得ることができる。
ビニルエステル系単量体混合物中に乳酸、酒石酸などの有機酸類を添加する場合は、当該有機酸類の添加量は、ビニルエステル系単量体の質量に基づいて、0.0001〜0.02質量%(1〜200質量ppm)であることが好ましく、0.0001〜0.01質量%(1〜100質量ppm)であることがより好ましい。
重合工程(i)でビニルエステル系重合体を製造した後、次いで上記(ii)の工程[以下「工程(ii)」ということがある]において、重合工程(i)で得られたビニルエステル系重合体を含む反応生成物に重合禁止剤を添加して以降の重合を禁止または抑制し、その状態で反応生成物中に残存するビニルエステル系単量体をアルコールで置換して除去した後、アルカリ性物質の存在下にビニルエステル系重合体をケン化してビニルアルコール系重合体を製造する。
重合禁止剤の種類および添加量によって、ケン化後に得られるビニルアルコール系重合体の水溶液吸光度が影響を受ける。重合禁止剤の添加量は、一般に重合工程(i)で得られる反応生成物中に含まれる未分解の重合開始剤1モルに対して、1〜10モルであることが好ましく、1〜5モルであることがより好ましく、1〜3モルであることが更に好ましい。重合禁止剤の添加量が多すぎると、ビニルアルコール系重合体の耐候性の低下、ビニルアルコール系重合体の水溶液吸光度の増大が生じ易くなる。一方、重合禁止剤の添加量の少ない場合には、重合工程(i)で得られる反応生成物中に含まれるビニルエステル系重合体の重合が更に進んで、目的どおりの重合度にならないことがある。
重合禁止剤の種類としては、ラジカルを安定化させて重合反応を阻害する、分子量が1000以下の共役二重結合を有する化合物や、芳香族化合物などが好ましく用いられる。
重合禁止剤として用い得る共役二重結合を有する化合物の具体例としては、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジエチル−1,3−ブタジエン、2−t−ブチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ペンタジエン、2,4−ジメチル−1,3−ペンタジエン、3,4−ジメチル−1,3−ペンタジエン、3−エチル−1,3−ペンタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、3−メチル−1,3−ペンタジエン、4−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、2,4−ヘキサジエン、2,5−ジメチル−2,4−ヘキサジエン、1,3−オクタジエン、1,3−シクロペンタジエン、1,3−シクロヘキサジエン、1−メトキシ−1,3−ブタジエン、2−メトキシ−1,3−ブタジエン、1−エトキシ−1,3−ブタジエン、2−エトキシ−1,3−ブタジエン、2−ニトロ−1,3−ブタジエン、クロロプレン、1−クロロ−1,3−ブタジエン、1−ブロモ−1,3−ブタジエン、2−ブロモ−1,3−ブタジエン、フルベン、トロポン、オシメン、フェランドレン、ミルセン、ファルネセン、センブレン、ソルビン酸、ソルビン酸エステル、ソルビン酸塩、アビエチン酸などの炭素−炭素二重結合2個の共役構造よりなる共役ジエン;1,3,5−ヘキサトリエン、2,4,6−オクタトリエン−1−カルボン酸、エレオステアリン酸、桐油、コレカルシフェロールなどの炭素−炭素二重結合3個の共役構造からなる共役トリエン;シクロオクタテトラエン、2,4,6,8−デカテトラエン−1−カルボン酸、レチノール、レチノイン酸などの炭素−炭素二重結合4個以上の共役構造からなる共役ポリエンなどが挙げられる。なお、1,3−ペンタジエン、ミルセン、ファルネセンのように、複数の立体異性体を有するものについては、そのいずれを用いてもよい。
また、重合禁止剤として用い得る芳香族化合物の具体例としては、p−ベンゾキノン、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、2−フェニル−1−プロペン、2−フェニル−1−ブテン、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン、3,5−ジフェニル−5−メチル−2−ヘプテン、2,4,6−トリフェニル−4,6−ジメチル−1−ヘプテン、3,5,7−トリフェニル−5−エチル−7−メチル−2−ノネン、1,3−ジフェニル−1−ブテン、2,4−ジフェニル−4−メチル−2−ペンテン、3,5−ジフェニル−5−メチル−3−ヘプテン、1,3,5−トリフェニル−1−ヘキセン、2,4,6−トリフェニル−4,6−ジメチル−2−ヘプテン、3,5,7−トリフェニル−5−エチル−7−メチル−3−ノネン、1−フェニル−1,3−ブタジエン、1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエンなどの芳香族系化合物が挙げられる。
重合工程(i)で用いる重合開始剤の種類などに応じて、上記した重合禁止剤の1種または2種以上を用いることができる。
そのうちでも、重合禁止剤としては、ソルビン酸、ソルビン酸エステル、ソルビン酸塩が、ビニルアルコール系重合体フィルムの耐候性の点から好ましく用いられる。
反応生成物に重合禁止剤を添加した後、反応生成物中に含まれる未反応のビニルエステル系単量体およびその他の共重合性単量体(以下これらを総称して「未反応のビニルエステル系単量体類」ということがある)をアルコールで置換して反応生成物外に排出させて除き、ビニルエステル系重合体のアルコール溶液にする。ビニルエステル系重合体のアルコール溶液中に未反応のビニルエステル系単量体類が混入すると、次のケン化処理時に当該単量体が分解し、アルデヒドなどが生成し、得られるビニルアルコール系重合体の水溶液吸光度の増大を招く原因となる。そのため、反応生成物からの未反応のビニルエステル系単量体類の除去率は99%以上であることが好ましく、99.5%以上であることがより好ましく、99.8%以上であることが更に好ましい。
重合禁止剤を添加した反応生成物に含まれる未反応のビニルエステル系単量体類をアルコールで置換して除く方法としては、(1)反応生成物をアルコール蒸気と接触させる方法、(2)反応生成物にアルコールを添加して減圧操作で未反応のビニルエステル系単量体類と添加したアルコールを共沸させる方法、(3)反応生成物に含まれる未反応のビニルエステル系単量体類を直接蒸発留去する方法、などを挙げることができる。その中でも(1)の方法が経済性および操作性の点から好ましく採用される。
前記したアルコールによる置換処理によって得られるビニルエステル系重合体のアルコール溶液にアルカリ性物質を加えて、アルカリ性物質の存在下にビニルエステル系重合体をケン化して、ケン化度が99.50〜99.97モル%のビニルアルコール系重合体を製造する。
ビニルエステル系重合体のケン化用触媒であるアルカリ性物質としては、ビニルエステル系重合体のケン化用触媒として従来から知られているアルカリ性物質のいずれもが使用でき、そのうちでも、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物およびナトリウムメトキシドなどのアルカリ金属アルコキシドの1種または2種以上が好ましく用いられ、特に水酸化ナトリウムが、汎用性、取り扱い性の点からより好ましく用いられる。
ケン化用触媒であるアルカリ性物質の使用量は、ビニルエステル系重合体中のビニルエステル系単量体単位1モルに対して0.005〜0.2モルの範囲内であることが好ましく、0.007〜0.1モルの範囲内であることがより好ましい。ケン化用触媒であるアルカリ性物質は、ケン化反応の初期に一括して添加してもよいし、またはケン化反応の初期に一部を添加し、残りをケン化反応の途中で追加して添加してもよい。
ケン化反応はアルコール溶媒、特にメタノール中で行なうことが好ましいが、必要に応じて、酢酸メチル、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどのアルコール以外の有機溶媒中で行なってもよいし、またはアルコールと前記したアルコール以外の有機溶媒の混合溶媒中で行なってもよい。ビニルエステル系重合体のケン化に当たっては、ケン化反応を円滑に行なうために、有機溶媒(特にアルコール、そのうちでもメタノール)の含水率が0.001〜1質量%であることが好ましく、0.003〜0.9質量%であることがより好ましく、0.005〜0.8質量%であることが更に好ましい。
ケン化処理の温度は、5〜80℃、特に20〜70℃が好ましく、ケン化処理の時間は5分間〜10時間、特に10分間〜5時間が好ましい。
ケン化度が99.50〜99.97モル%のビニルアルコール系重合体を得るために、ケン化処理に用いるビニルエステル系重合体の重合度、ケン化処理溶液中でのビニルエステル系重合体の濃度、含水率などに応じて、上記したアルカリ性物質の濃度、温度、処理時間の範囲から、ケン化度が99.50〜99.97モル%のビニルアルコール系重合体を得るのに適した条件を採用する。
上記した条件のうちでも、アルカリ性物質(特に水酸化ナトリウム)の濃度をビニルエステル系単量体1モルに対して0.007〜0.100モル、特に0.010〜0.050モルにし、温度を20〜70℃、特に30〜60℃にし、ケン化処理時間を10分〜5時間、特に20分〜4時間にしてケン化処理を行なうと、ケン化度が99.50〜99.97モル%のビニルアルコール系重合体を円滑に製造することができる。
ケン化処理の終了後に、必要に応じて、残存するケン化触媒(アルカリ性物質)を中和してもよく、使用可能な中和剤として、例えば、酢酸、乳酸などの有機酸、酢酸メチルなどのエステル化合物などを挙げることができる。
上記した一連の工程によって、上記の要件《1》〜《5》を満足するビニルアルコール系重合体が得られる。
本発明のフィルムを形成するビニルアルコール系重合体は、上記の要件《1》〜《5》を満足することにより、耐水性、耐候性、力学的特性に優れるフィルム(無機物を含有しないビニルアルコール系重合体フィルムおよび無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルム)を形成、更に着色がなく無色透明性に優れるフィルム(無機物を含有しないフィルム)を形成し、しかもフィルムの製造に用いるビニルアルコール系重合体溶液の経時増粘が適度な範囲にあって取り扱い性に優れ、また無機物との親和性が高く耐水性に優れる無機物含有フィルムを形成する。
本発明のビニルアルコール系重合体フィルムは、無機物を含有しない透明なビニルアルコール系重合体フィルムであってもよいし、または無機物を含有するビニルアルコール系重合体フィルムであってもよい。
透明なビニルアルコール系重合体は、偏光フィルム、位相差フィルムなどの光学用途、繊維製品の包装フィルム、熱硬化性樹脂を用いて成形品を製造する際の離型フィルムなどとして用いることができる。
また、無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルムは、例えばコンポスト用フィルムなどに用いられる。
本発明のビニルアルコール系重合体フィルムのうち、透明なフィルムは、特に偏光板の製造に用いられる偏光フィルム用の原反として好ましく用いられる。
本発明のビニルアルコール系重合体フィルムの厚みは特に限定されず、フィルムの用途などに応じて決めることができる。一般的には、取り扱い性、延伸性、強度、コストなどの点から、ビニルアルコール系重合体フィルムの厚みは、20〜200μmであることが好ましく、20〜120μmであることがより好ましく、25〜80μmであることが更に好ましく、30〜75μmであることが一層好ましい。
ビニルアルコール系重合体フィルムを一軸延伸して偏光フィルムなどを製造する場合に、フィルムが薄すぎると(特に20μm未満であると)、延伸工程においてフィルムの破断が発生し易くなり、また厚すぎると(一般に120μmを超えると)、延伸時にフィルムにかかる応力が大きくなり、延伸を十分に行いにくくなる。
本発明のビニルアルコール系重合体フィルムのフィルム幅は特に限定されず、フィルムの用途などに応じて決めることができる。
ビニルアルコール系重合体フィルムを偏光フィルム用の原反フィルムとして用いる場合には、フィルム幅を2m以上、特に3m以上にすると、大型の偏光板の製造に有効に使用することができる。
本発明のビニルアルコール系重合体フィルムを特に偏光フィルム用の原反として用いる場合は、水に対する溶解度が特定の温度依存性を有していることが、偏光フィルムの製造工程における各処理槽でのビニルアルコール系重合体の溶出を抑制することができるので好ましい。
具体的には、ビニルアルコール系重合体フィルムから切り出した10cm角のフィルム片(試験片)の、50℃、1リットルの水中に4時間放置した時のビニルアルコール系重合体の溶出液濃度a(ppm)と、30℃、1リットルの水中に4時間放置した時のビニルアルコール系重合体の溶出液濃度b(ppm)の比(a/b)が、15〜50であることが好ましい。
溶出液濃度aと溶出液濃度bの比(a/b)が前記した15〜50の範囲内であることによって、偏光フィルムの製造工程における各処理槽での溶出を抑制することができるため望ましい。当該比(a/b)が前記範囲よりも小さくても、また大きくても、各処理時の溶出物が多量に後工程へ持ち込まれることとなり、処理温度の変化により多量に析出してしまう恐れがある。
その際に、前記10cm角のフィルム片(試験片)の、50℃、1リットルの水中に4時間放置した時のビニルアルコール系重合体の溶出液濃度aは、10〜50ppmであることが、特に高温で処理する延伸槽での溶出量を抑制する点から好ましい。
本発明のビニルアルコール系重合体フィルムを偏光フィルム用の原反として用いる場合は、ビニルアルコール系重合体フィルムの膨潤度は200〜240%であることが好ましく、205〜235%がより好ましく、210〜230%がさらに好ましい。
ビニルアルコール系重合体フィルムの膨潤度が前記範囲にあると、偏光フィルムなどを製造するために当該フィルムを一軸延伸する際に、延伸を円滑に行うことができ、また偏光フィルムを製造する際に皺や端部カールなどを生ずることなく、偏光フィルムの製造工程を円滑に行うことができる。
ビニルアルコール系重合体フィルムの膨潤度が前記範囲よりも小さいと、延伸時の張力が大きくなりすぎて、充分な延伸を行うことが困難となる恐れがあり、一方ビニルアルコール系重合体フィルムの膨潤度が前記範囲よりも大きいと、吸水性が高いために、偏光フィルムの製造工程においてフィルムにしわや端部カールが発生しやすくなり、延伸時の破断の原因となる恐れがある。
本発明のビニルアルコール系重合体フィルムを偏光フィルム用の原反として用いる場合は、ビニルアルコール系重合体フィルムのレターデーションは、10〜40nmであることが好ましく、13〜37nmであることがより好ましく、17〜33nmであることがさらに好ましく、20〜30nmであることが特に好ましい。ビニルアルコール系重合体フィルムのレターデーションが前記範囲内であると、ビニルアルコール系重合体フィルムを用いて偏光フィルムを製造する際に、偏光色素による染色が速やかに行われて、染色斑を生ずることなく均一に染色することができる。
ビニルアルコール系重合体フィルムのレターデーションが前記範囲よりも小さいと(特に10nm未満であると)、偏光フィルムを製造する際の染色速度が遅くなるため染色斑が発生しやすくなる恐れがある。一方、ビニルアルコール系重合体フィルムのレターデーションが前記範囲よりも大きいと(特に40nmを超えると)、低い延伸倍率で切断が発生する恐れがある。
本発明におけるビニルアルコール系重合体フィルムのレターデーションは、以下の実施例に記載する方法で測定される。
本発明のビニルアルコール系重合体フィルムは、ビニルアルコール系重合体フィルムの製造に当って従来から知られている方法で製造することができ、例えば、含水ビニルアルコール系重合体を溶融押出する方法、ビニルアルコール系重合体の溶液を流延した後に乾燥して製膜する方法(流延製膜法)、ビニルアルコール系重合体の溶液から形成した膜状物を湿式浴中で凝固させる方法(湿式製膜法)、ビニルアルコール系重合体水溶液を一旦冷却ゲル化した後に溶媒を抽出除去する方法(ゲル製膜法)、これらの組み合わせによる方法などを採用することができる。これらの中でも、溶融押出製膜法および流延製膜法が、良好なビニルアルコール系重合体フィルムが得られることから好ましく採用される。
上記したフィルムの製造方法において、ビニルアルコール系重合体の溶液を調製するための溶剤としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、水などを挙げることができ、これらのうち1種または2種以上を使用することができる。これらの中でも、水、ジメチルスルホキシド、水とジメチルスルホキシドの混合溶媒が好適に使用される。
ビニルアルコール系重合体フィルムの製造に用いるビニルアルコール系重合体の溶液(製膜原液)における揮発分率(溶剤の量)は、ビニルアルコール系重合体の分子量や製膜方法などによって異なり得るが、一般的には、製膜原液における揮発分率は50〜95重量%であることが好ましく、70〜95重量%であることがより好ましく、75〜95重量%であることがさらに好ましい。製膜原液の揮発分率が低すぎると、製膜原液の粘度が高くなり過ぎて、原液調製時の濾過や脱泡が困難となり、異物や欠点のないビニルアルコール系重合体フィルムを得ることが困難となる恐れがある。また、製膜原液の揮発分率が高過ぎると、製膜原液の粘度が低くなり過ぎて、目的とする厚みや厚み精度を有するビニルアルコール系重合体フィルムを製造することが困難になる恐れがある。
ビニルアルコール系重合体フィルムの製造は、可塑剤を添加して行ってもよく、したがって本発明のビニルアルコール系重合体フィルムは可塑剤を含有していてもよい。可塑剤としては、例えば、グリセリン、ジグリセリン、エチレングリコールなどを挙げることができる。但し、これらに限定されるものではない。可塑剤の使用量は特に制限されないが、一般的には、ビニルアルコール系重合体100質量部に対して、可塑剤を10〜15質量部の割合で添加することが好ましい。
本発明のビニルアルコール系重合体フィルムを用いて偏光フィルムを製造するに当っては、ビニルアルコール系重合体フィルムを原反フィルムとして偏光フィルムを製造するために従来から採用されている方法を採用することができる。
限定されるものではないが、一般的には以下の方法が好ましく採用される。
偏光フィルムの製造工程は、水分調整、染色、延伸、色調整などの工程を含む。このとき、硼酸水溶液による架橋処理を行う前に染色液(ヨウ素−ヨウ化カリウム水溶液)中で染色を行うことが好ましい。染色時に延伸(一軸延伸)を行ってもよい。その後さらに、硼酸水溶液中で延伸を行うことが好ましい。また、硼酸水溶液中での延伸を行った後に、必要に応じて、硼酸、ヨウ化カリウムを含む水溶液中で色調整を行ってもよい。このような処理を行った後に乾燥処理を行うことにより、偏光フィルムが得られる。
ビニルアルコール系重合体フィルムの上記した水分調整は、純水または蒸留水中にビニルアルコール系重合体フィルムを浸漬して行うことが好ましい。このときの温度としては、20〜40℃が好ましく、25〜35℃がより好ましく、27〜33℃がさらに好ましい。水の温度が低すぎると、ビニルアルコール系重合体フィルムの含水率が低くなり、後の延伸の際にフィルムにかかる張力が高くなる恐れがある。一方、水の温度が高過ぎると、ビニルアルコール系重合体フィルムの吸水性が高くなり、後の工程においてフィルムにしわや端部カールが発生しやすくなり、延伸時に破断の原因となる恐れがある。
ビニルアルコール系重合体フィルムの染色は、上記したようにヨウ素−ヨウ化カリウム水溶液で行うことが好ましい。ヨウ素−ヨウ化カリウム水溶液(染色液)では、ヨウ素の濃度を0.01〜0.1質量%およびヨウ化カリウムの濃度を1〜10質量%にすることが好ましく、ヨウ素の濃度を0.02〜0.08質量%およびヨウ化カリウムの濃度を2〜8質量%にすることがより好ましく、ヨウ素の濃度を0.03〜0.06質量%およびヨウ化カリウムの濃度を3〜6質量%とすることが更に好ましい。ヨウ素−ヨウ化カリウム水溶液の温度については特に制限はないが、30〜40℃が好ましい。この染色時に必要に応じて、ビニルアルコール系重合体フィルムの延伸を行ってもよい。
次に、硼酸水溶液中での延伸について記載する。硼酸の濃度は2〜6重量%であることが好ましく、2〜5重量%であることがより好ましく、2〜4重量%であることがさらに好ましい。硼酸の濃度が低すぎると、得られる偏光フィルムに色斑が多くなる恐れがあり、一方硼酸の濃度が高過ぎると、硼酸によるビニルアルコール系重合体の架橋が過剰となり、フィルムを高倍率で延伸することが困難となって偏光性能の低下を招く恐れがある。
また、偏光フィルムの色相をニュートラルグレーに近づけるため、硼酸水溶液にヨウ化カリウムを添加することが好ましい。ヨウ化カリウムの濃度は3〜10質量%であることが好ましく、4〜8質量%であることがより好ましい。硼酸水溶液中でのヨウ化カリウムの濃度が低いと、得られる偏光フィルムの青味が強くなることがある。一方、硼酸水溶液中でのヨウ化カリウムの濃度が高過ぎると、得られる偏光フィルムの赤みが強くなることがある。硼酸水溶液は、他の成分として、例えば鉄やジルコニウムなどの金属化合物を必要に応じて含有していてもよい。
硼酸水溶液中での延伸の温度は特に制限されないが、高い偏光性能を発現させるためには、延伸を、50℃以上で行うことが好ましく、55℃以上で行うことがより好ましく、57.5℃以上で行うことがさらに好ましい。一方、得られる偏光フィルムの透過度の観点から、硼酸水溶液中での延伸温度は65℃以下であることが好ましい。
偏光フィルムの製造に当っては、全工程での延伸倍率(合計延伸倍率)が4.5〜7.0倍(合計延伸倍率)であることが好ましく、4.7〜6.5倍であることがより好ましく、5.0〜6.0倍であることがさらに好ましい。合計延伸倍率が低すぎると(特に4.5培未満であると)、得られる偏光フィルムの偏光性能が不十分になり易く、一方合計延伸倍率が高過ぎると(特に7倍を超えると)、フィルムの破断が多発したり、得られる偏光フィルムの色斑が多くなり易い。
延伸後の色調整は、硼酸とヨウ化カリウムを含有した水溶液中で行うことが好ましい。このとき、水溶液に塩化亜鉛、ヨウ化亜鉛などの金属化合物を添加してもよい。色調整のための水溶液の温度は、偏光性能の低下を防ぐため、延伸温度よりも低い方が好ましく、具体的には20〜50℃、特に30〜40℃がより好ましい。色調整の時間については、特に制限されない。
上記で得られた偏光フィルムの乾燥は、各種の乾燥機を用いてバッチ式、連続フロート式、連続ロール上接触式などの方法で行うことができる。乾燥温度としては、偏光フィルムからのヨウ素の昇華を防ぐため、またビニルアルコール系重合体と架橋した硼酸の脱離反応を抑えるために、40〜80℃で行うことが好ましく、45〜70℃で行うことがより好ましく、50〜60℃で行うことがさらに好ましい。乾燥時間は特に制限されない。
本発明のビニルアルコール系重合体フィルムを原反フィルムとして用いて、上記した工程などを採用して偏光フィルムを製造することにより、欠点数の少ない、大型テレビ用に有効に使用可能な偏光フィルムを得ることができる。
また、本発明のビニルアルコール系重合体フィルムが、無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルムである場合は、フィルム中に含有させる無機物の種類は制限されず、フィルムの用途などに応じて選択できる。そのうちでも、無機物としては、無機微粒子が好ましく用いられ、具体例としては、沈降シリカ、ゲル状シリカ、気相法シリカ、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、酸化アルミニウム、擬ベーマイト、クレー、タルク、ケイソウ土、ゼオライト、炭酸カルシウム、アルミナ、酸化亜鉛、サチンホワイトなどを挙げることができ、これらの1種または2種以上を含有することができる。
無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルムにおける無機物の含有量は、ビニルアルコール系重合体100質量部に対して、0.1〜50質量部であることが好ましく、1〜20質量部であることがより好ましい。無機物の含有量が多すぎると、フィルムを製造する際の製膜性、厚み精度などが劣ったものになり易い。
無機物含有ビニルアルコール系重合体フィルムの製造に当っては、上記の要件《1》〜《5》を満足するビニルアルコール系重合体を上記で挙げた溶剤の1種または2種以上に溶解してビニルアルコール系重合体溶液を調製し、当該ビニルアルコール系重合体溶液に無機物を添加してビニルアルコール系重合体と無機物を含有する混合溶液を調製し、当該混合溶液を用いて、上記した製膜法(流延製膜法、湿式製膜法、ゲル製膜法など)によりフィルムを製造する方法などを採用することができる。
その際に、ビニルアルコール系重合体と無機物を含有する混合溶液におけるビニルアルコール系重合体の含有量を5〜40質量%、特に10〜30質量%、無機物の含有量を0.05〜10質量%、特に0.2〜5質量%とし、当該混合溶液における全固形分濃度を5〜50質量%、特に10〜40質量%とすることが好ましい。
以下に実施例などにより本発明について具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例などにより何ら限定されるものではない。
[ビニルアルコール系重合体の製造]
以下の製造例および比較製造例において、重合率、反応生成物からの未反応の酢酸ビニル単量体の除去率(追出し率)、ビニルアルコール系重合体(ポリビニルアルコール)の重合度(粘度平均重合度)、ケン化度、1,2−グリコール結合単位の含有量および酢酸ナトリウムの含有量、ビニルアルコール系重合体水溶液(ポリビニルアルコール水溶液)の粘度安定性、並びにビニルアルコール系重合体水溶液(ポリビニルアルコール水溶液)の波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)は、以下のようにして算出または評価した(以後「ポリビニルアルコール」を「PVA」ということがある)。
(1)重合率の算出方法および算出のための操作方法:
重合槽から取り出したポリ酢酸ビニルを含む反応生成物の1〜2gを採取して、その質量(A)(g)を正確に測定する。測定後に重合禁止剤であるヒドロキノンの0.25質量%メタノール溶液1mlを加えて、160〜170℃の乾燥機内で30分間乾燥して未反応の酢酸ビニルおよびメタノールを除去し、乾燥後の残留物(ポリ酢酸ビニル)の質量(B)(g)を測定して、下記の数式(II)から重合率を求める。

重合率(質量%)={B/A(100−C)}×100 (II)

[式中、Cは反応生成物に含まれているメタノール量(質量%)を示す。]
(2)未反応の酢酸ビニル除去率(追出し率)の算出方法及び算出のための操作方法:
(i)重合槽より取り出した反応生成物にソルビン酸を添加して重合反応を停止させた後、メタノール蒸気と向流的に接触させて未反応の酢酸ビニルを除去する処理(追い出し処理)を行って得られる、ポリ酢酸ビニルのメタノール溶液を4〜6g採取して、その質量(D)(g)を測定する。測定後にメタノールを添加して溶解し、臭素の1.7質量%酢酸溶液を5ml加え、さらにヨウ化カリウムの5質量%水溶液を10ml加える。指示薬として澱粉の0.5質量%水溶液を2〜4ml加え、0.1Nチオ硫酸ナトリウム水溶液で無色になるまで滴定して滴定量を(E1)とする。別に、メタノールのみを用いて同様の操作を行い、その時の0.1Nチオ硫酸ナトリウム水溶液で無色になるまでの滴定量を(E0)(ml)とする。次式(III) に従って、ポリ酢酸ビニルのメタノール溶液中に残存する酢酸ビニル[F](質量%)を求める。

酢酸ビニルの含有量(F)(質量%)=0.0043×(E0−E1)×100/D (III)

(ii)(i)と同様に追い出し処理後のポリ酢酸ビニルのメタノール溶液を用いて、ポリ酢酸ビニルの含有量を求めるために、該メタノール溶液を1〜2g採取して、その質量(G)(g)を測定する。160〜170℃の乾燥機内で30分間乾燥する。乾燥後の質量(H)(g)を測定して、次式(IV)に従ってポリ酢酸ビニル[P](質量%)を求める。

ポリ酢酸ビニル[P](質量%)=(H/G)×100 (IV)

(iii)上述の(i)及び(ii)より得られた、酢酸ビニルの含有量(F)及びポリ酢酸ビニル(P)を用い、次式(V)に従って、追い出し率を求める。

追い出し率(%)={P/(P+F)}×100 (V)
(3)PVAの重合度(粘度平均重合度):
JIS−K6726に準じて、上記した数式(I)により、以下の製造例および比較製造例で得られたPVAの重合度[粘度平均重合度(P)]を求めた。
(4)PVAのケン化度:
JIS−K6726に記載されている方法に従って、以下の製造例および比較製造例で得られたPVAのケン化度(モル%)を求めた。
(5)PVAの1,2−グリコール結合単位の含有量:
(i) 以下の製造例または比較製造例で得られたPVAに、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を、PVA中のビニルアルコール単位1モルに対して水酸化ナトリウム量が0.1モルとなる量で加え、60℃で5時間再ケン化し、得られたPVAをメタノールにて1週間ソックスレー抽出することで、ケン化度が99.9モル%以上の精製PVAを得る。
(ii) 上記(i)で得られるケン化度が99.9モル%以上の精製PVAを90℃で2日間減圧乾燥してメタノールを完全に除去した後、ジメチルスルホキシド−d6(DMSO−d6)に溶解して0.1質量%溶液にし、当該溶液にトリフルオロ酢酸を数滴(約0.1ml)加えて、80℃で核磁気共鳴装置(日本電子社製「AL−400」)を使用して、そのプロトンNMRを測定した。
PVA(PVA)に含まれる1,2−グリコール結合単位の含有量は、ビニルアルコール単位のメチンに由来する3.2〜4.0ppmのピーク(積分値α)と、1,2−グリコール結合単位の1つのメチンに由来する3.25ppmのピーク(積分値β)とから、次の数式(V)に従って算出される。

PVAの1,2−グリコール結合単位の含有量(モル%)=100×β/α (VI)
(6)PVAの酢酸ナトリウムの含有量:
JIS−K6726に記載の溶解電導法に従って、PVAの酢酸ナトリウムの含有量を求めた。
(7)PVA水溶液の粘度安定性:
以下の製造例および比較製造例で得られたPVAのそれぞれを用いて、濃度を調整して10℃での水溶液の粘度がB型粘度計(東京計器社製「B型粘度計」)にて10000mPa・sであるPVA水溶液をそれぞれ調製し、当該PVA水溶液を10℃の恒温槽中に放置して、所定時間ごとに当該PVA水溶液の粘度をB型粘度計にて測定して、横軸に時間を、縦軸に粘度をプロットし、それによって得られたグラフからPVA水溶液の粘度が10℃で20000mPa・sに到達した時間を求めて、粘度安定性の評価を行なった。なお、PVA水溶液の粘度の測定は最大で360分まで行なった。
具体的には、上記で調製した1つの製造例または比較製造例のPVA水溶液を13個のトールビーカー(容量300ml)に等分に分注し、13個のトールビーカーの全てを10℃の恒温水槽中に同時に入れて放置しながら、1番目のビーカー内のPVA水溶液の粘度を測定開始時に測定し、2番目のビーカー内のPVA水溶液の粘度を測定開始から30分後に測定し、3番目のビーカー内のPVA水溶液の粘度を測定開始から60分後に測定し、4番目のビーカー内のPVA水溶液の粘度を測定開始から90分後に測定し、以後5〜13番目のビーカー内のPVA水溶液について30分毎に測定して、横軸に時間を、縦軸に粘度をプロットし、それによって得られたグラフから粘度が20000mPa・sに到達した時間を求めた。
なお、ビーカー内のPVA水溶液の粘度が測定開始から360分を経過する前に20000mPa・sに到達した場合には、その時点で粘度の測定を終了した。
(8)PVA水溶液の波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm):
(i) 以下の製造例および比較製造例で得られたPVAのそれぞれを用いて、PVA水溶液を調製し、JIS−K0115に記載の分光光度計(島津製作所製「UV−1700」)を使用し、光路長30mmの石英製セル(島津製作所製「S10−UV30」)を用いて、温度20℃で波長190〜400nmの紫外線領域での吸光度を測定し、波長280nmにおける吸光度(Aa280)および波長320nmにおける吸光度(Aa320)を求めた。
前記した吸光度(Aa280)および吸光度(Aa320)の測定に使用したPVA水溶液の濃度は、重合度が6000未満のPVAでは30g/Lとし、重合度が6000以上のPVAでは10g/Lとした。その際にPVA水溶液の濃度の測定は、JIS−K6726に記載の方法により行なった。
(ii) 前記(i)と同じ分光光度計および石英製セルを使用して、温度20℃で、PVA水溶液の調製に使用した水の波長190〜400nmの紫外線領域での吸光度を測定し、波長280nmにおける水の吸光度(Ab280)および波長320nmにおける水の吸光度(Ab320)を求めた。
(iii) 下記の数式(VII−1)および(VII−2)から、PVA水溶液の波長280nmおよび320nmにおける水質補正した吸光度(A280)および吸光度(A320)を求めた。

水質補正した吸光度(A280)=吸光度(Aa280)−吸光度(Ab280) (VII−1)
水質補正した吸光度(A320)=吸光度(Aa320)−吸光度(Ab320) (VII−2)

(iv) 上記の数式(VII−1)で得られた水質補正した吸光度(A280)を、測定に使用したPVA水溶液の濃度(C)(g/L)で除し、それにより得られた値[吸光度(A280)/C](L/g)を、本発明における「PVA水溶液の波長280nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)」とした。
また、上記の数式(VII−2)で得られた水質補正した吸光度(A320)を、測定に使用したPVA水溶液の濃度(C)(g/L)で除し、それにより得られた値[吸光度(A320)/C](L/g)を、本発明における「PVA水溶液の波長320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)」とした。
《製造例1》[「PVA−1a」の製造]
(1) 撹拌機、温度計、温水ジャケットおよび水冷コンデンサーを備え付けた内容積6600リットル、高さ3m、塔径(内径)1.8mの重合槽に、予め脱酸素した酢酸ビニルを679.5kg/毎時、メタノールを22.9kg/毎時、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)の0.5質量%メタノール溶液を7.0kg/毎時、および酢酸ビニルに対する酒石酸の添加量が20ppmとなるように酒石酸の0.3質量%メタノール溶液を連続的に仕込み(4.5kg/毎時)、重合槽内での滞留時間が4.5時間となるように重合槽内に維持しながら酢酸ビニルを重合させると共に、重合槽内の内容物(反応生成物)をギヤーポンプで連続的に重合槽から取り出した。このときの重合槽内における全メタノール量は、酢酸ビニル100質量部に対して5.06質量部であった。
その際に、重合槽内およびコンデンサー内を36±1KPa(絶対圧)の減圧状態に保って内容物を沸騰させると、内容物の温度は40±0.5℃に保持され、重合槽から取り出した内容物(反応生成物)中の酢酸ビニルの重合率は12質量%であった。
(2) 重合槽より取り出した反応生成物に、ソルビン酸の0.26質量%メタノール溶液を7.0kg/毎時の割合で添加して重合反応を停止させた後、反応生成物をトレイを備えた塔の頂部から常温の状態で且つ716.8kg/毎時の割合で流下させ、一方塔の下部から温度90℃および圧力(ゲージ圧)190KPaのメタノール蒸気を600kg/毎時の量で吹き込んで、反応生成物に含まれている未反応の酢酸ビニルを反応生成物から向流的に追い出して[未反応の酢酸ビニルの除去率(追出し率)99.9%]、塔の下部からポリ酢酸ビニルを21質量%の割合で含有するメタノール溶液を回収した。
(3) 上記(2)で得られたポリ酢酸ビニルのメタノール溶液に、ポリ酢酸ビニルの酢酸ビニル単位に対する水酸化ナトリウムのモル比が0.023となるように水酸化ナトリウムの6質量%メタノール溶液を撹拌下に加えて、30℃でケン化反応を開始させた。ケン化反応の進行に伴ってゲル化物が生成し、ケン化反応の開始から50分経過した時点でゲル化物を粉砕してメタノールで膨潤したPVAを得た。PVAをその5質量倍のメタノールで洗浄し、次いで55℃で1時間、100℃で2時間乾燥してPVA(「PVA−1a」という)を得た。
(4) 上記(3)で得られた「PVA−1a」の重合度は5500、ケン化度は99.51モル%、1,2−グリコール結合単位の含有量は1.4モル%、酢酸ナトリウムの含有量は0.4質量%であった。
また、上記(3)で得られた「PVA−1a」の水溶液の粘度安定性並びに波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)を上記した方法で測定または評価したところ、下記の表1に示すとおりであった。
《製造例2〜6》[「PVA−2a」〜「PVA−6a」の製造]
(1) 下記の表1に示す条件を採用した以外は製造例1と同様にして、「PVA−2a」〜「PVA−6a」をそれぞれ製造した。なお、「PVA−2a」〜「PVA−6a」を製造するための、酢酸ビニルの重合工程では、製造例1と同様に、酢酸ビニルに対する酒石酸の添加量が20ppmとなるように酒石酸の0.3質量%メタノール溶液を重合槽に連続的に仕込んだ。
(2) 上記(1)で得られた「PVA−2a」〜「PVA−6a」の重合度、ケン化度、1,2−グリコール結合単位の含有量および酢酸ナトリウムの含有量は下記の表1に示すとおりであった。
また、上記(1)で得られた「PVA−2a」〜「PVA−6a]の水溶液の粘度安定性並びに波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)を上記した方法で測定または評価したところ、下記の表1に示すとおりであった。
《製造例7〜12》[「PVA−7a」〜「PVA−12a」の製造]
(1) 下記の表2に示す条件を採用した以外は製造例1と同様にして、「PVA−7a」〜「PVA−12a」をそれぞれ製造した。なお、「PVA−7a」〜「PVA−12a」を製造するための、酢酸ビニルの重合工程では、製造例1と同様に、酢酸ビニルに対する酒石酸の添加量が20ppmとなるように酒石酸の0.3質量%メタノール溶液を重合槽に連続的に仕込んだ。
(2) 上記(1)で得られた「PVA−7a」〜「PVA−12a」の重合度、ケン化度、1,2−グリコール結合単位の含有量および酢酸ナトリウムの含有量は下記の表2に示すとおりであった。
また、上記(1)で得られた「PVA−7a」〜「PVA−12a]の水溶液の粘度安定性、並びに波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)を上記した方法で測定または評価したところ、下記の表2に示すとおりであった。
《比較製造例1〜7》[「PVA−1b」〜「PVA−7b」の製造]
(1) 下記の表3に示す条件を採用した以外は製造例1と同様にして、「PVA−1b」〜「PVA−7b」をそれぞれ製造した。なお、「PVA−1b」〜「PVA−7b」を製造するための、酢酸ビニルの重合工程では、製造例1と同様に、酢酸ビニルに対する酒石酸の添加量が20ppmとなるように酒石酸の0.3質量%メタノール溶液を重合槽に連続的に仕込んだ。
(2) 上記(1)で得られた「PVA−1b」〜「PVA−7b」の重合度、ケン化度、1,2−グリコール結合単位の含有量および酢酸ナトリウムの含有量は下記の表3に示すとおりであった。
また、上記(1)で得られた「PVA−1b」〜「PVA−7b]の水溶液の粘度安定性並びに波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)を上記した方法で測定または評価したところ、下記の表3に示すとおりであった。
《比較製造例8〜13》[「PVA−8b」〜「PVA−13b」の製造]
(1) 下記の表4に示す条件を採用した以外は製造例1と同様にして、「PVA−8b」〜「PVA−13b」をそれぞれ製造した。なお、「PVA−8b」〜「PVA−13b」を製造するための、酢酸ビニルの重合工程では、製造例1と同様に、酢酸ビニルに対する酒石酸の添加量が20ppmとなるように酒石酸の0.3質量%メタノール溶液を重合槽に連続的に仕込んだ。
(2) 上記(1)で得られた「PVA−8b」〜「PVA−13b」の重合度、ケン化度、1,2−グリコール結合単位の含有量および酢酸ナトリウムの含有量は下記の表4に示すとおりであった。
また、上記(1)で得られた「PVA−8b」〜「PVA−13b」の水溶液の粘度安定性、並びに波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)を上記した方法で測定または評価したところ、下記の表4に示すとおりであった。
《比較製造例14》[「PVA−14b」の製造]
(1) 特許文献2(特開平5−117307号公報)の実施例1と同様にしてPVA(PVA−14b)を製造した。
すなわち、撹拌機、温度計、窒素導入管およびドライアイス冷却管を取り付けた反応器にイオン交換水100質量部、酢酸ビニル1000質量部、ポリオキシエチレン[POE(40)]ノニルフェニルエーテル(三洋化成株式会社製「ノニポール400」)40質量部、ロンガリット1.25質量部およびFeSO4・7H2Oを0.12質量部の割合で仕込み、30分間煮沸した後、窒素を導入しながら5℃まで冷却し、別途脱気したイオン交換水を用いて調製した0.07質量%の過酸化水素水を10質量部/毎時で均一に連続添加しながら減圧度35Torr(絶対圧)(4.7KPa)で重合を開始した。重合中は、酢酸ビニルを絶えず還流していた。重合率が64.7質量%に達した時点(重合開始4.1時間後)に過酸化水素の添加を停止して重合を停止した。
(2) 上記(1)で得られたポリ酢酸ビニルのエマルジヨンを、室温下でメタノール25000質量部にヒドロキノンモノメチルエーテル1質量部を溶解した液に投入し、撹拌しながら溶解した。減圧下でメタノールを添加しながら、未反応の酢酸ビニルを除去し、ポリ酢酸ビニルのメタノール溶液を得た。
(3) 上記(2)で得られたポリ酢酸ビニルのメタノール溶液を、濃度6質量%、[NaOH]/[酢酸ビニル単位](モル比)=0.15および温度40℃の条件下でケン化してPVAにした。ケン化反応の進行に伴って生成したゲル化物を粉砕してメタノールで膨潤したPVAを得た。PVAをその5質量倍のメタノールで洗浄し、次いで55℃で1時間、100℃で2時間乾燥してPVA(「PVA−14b」という)を得た。
(4) 上記(3)で得られた「PVA−14b」の重合度は19800、ケン化度は99.75モル%、1,2−グリコール含有量は0.5モル%、酢酸ナトリウム含有量は1.5質量%であった。なお、「PVA−14b」の前記重合度は、上記(3)で得られたPVA−14bを再酢化して得られたポリ酢酸ビニルのアセトン溶液を30℃で測定した極限粘度から求めた値であり、当該極限粘度から粘度平均重合度(P)を算出するために、P=([η]×1000/7.94)(1/0.62)の数式を採用した(ポリ酢酸ビニルの極限粘度から重合度を求めたため)。
また、上記(3)で得られた「PVA−14b」の水溶液の粘度安定性、並びに波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)を上記した方法で測定または評価したところ、下記の表4に示すとおりであった。
Figure 2009221462
Figure 2009221462
Figure 2009221462
Figure 2009221462
[PVAフィルムおよび無機物含有PVAフィルムの製造並びに耐水性および耐候性の評価]
《実施例1》
(1)PVAフィルムの製造および耐水性の評価(PVAフィルムの水溶出率):
(i) 上記の製造例1で得られた「PVA−1a」を蒸留水に溶解して、「PVA−1a」の2質量%水溶液を調製し、この水溶液を20℃で膜状に流延した後、20℃で1週間乾燥して厚さ40μmのPVAフィルム(無機物を含有しないPVAフィルム)を製造した。
(ii) 上記(i)で得られたPVAフィルムを、120℃で10分間熱処理した後、縦×横=10cm×10cmの大きさに切り出して試験片を作製し、その質量(W0)を測定した。
(iii) 上記(ii)で作製した試験片を20℃の蒸留水に24時間浸漬した後、取り出し(回収し)、表面に付着した水分をガーゼで拭き取り、105℃で16時間乾燥した後、乾燥時の質量(W1)を測定し、下記の数式(VIII)からPVAフィルムの水溶出率(質量%)を求めて、下記の表5に示す評価基準にしたがってPVAフィルムの耐水性を評価した。
その結果を、下記の表7に示す。

PVAフィルムの水溶出率(質量%)={(W0−W1)/W0}×100 (VIII)
Figure 2009221462
(2)PVAフィルムの製造および耐候性の評価:
(i) 上記の製造例1で得られた「PVA−1a」を蒸留水に溶解して「PVA−1a」の2質量%水溶液を調製し、この水溶液を20℃で膜状に流延した後、20℃で4週間乾燥して厚さ150μmのPVAフィルムを製造した。
(ii) 上記(i)で得られたPVAフィルムを120℃で10分間熱処理した後、縦×横=20cm×20cmの大きさに切り出して試験片を作製した。
(iii) 上記(ii)で作製した試験片を用いて、サンシャインウェザーメーター(スガ試験機製「S80」)を使用して、ブラックパネル温度63℃、湿度50%の条件で2000時間放置し、放置前後のb値の変化量(Δb)を求めて、耐候性の評価を行なった
その結果を、下記の表7に示す。
なお、b値はSMカラーコンピューター(スガ試験機製)で測定した。b値の変化量(Δb)の値が大きいほど黄変し易く、耐候性に劣ることを示す。
(3)無機物含有PVAフィルムの製造および耐水性の評価:
(i) 上記の製造例1で得られた「PVA−1a」を蒸留水に溶解して「PVA−1a」の2質量%水溶液を調製し、この水溶液に、「PVA−1a」:コロイダルシリカの質量比が100:50となるように、コロイダルシリカ(日産化学工業製「スノーテックスST−O」)の20質量%水分散液を加えてPVA/コロイダルシリカ混合液を調製した後、当該PVA/コロイダルシリカ混合液を20℃で膜状に流延し、次いで温度20℃で1週間乾燥して厚さ40μmの無機物含有PVAフィルムを製造した。
(ii) 上記(i)で得られた無機物含有PVAフィルムを120℃で10分間熱処理した後、縦×横=10cm×10cmの大きさに切り出して試験片を作製した。
(iii) 上記(ii)で作製した試験片を20℃の蒸留水に24時間浸漬した後、取り出し(回収し)、表面に付着した水分をガーゼで拭き取り、水膨潤時の質量(W2)を測定した。水膨潤時の質量を測定した試験片を105℃で16時間乾燥し、乾燥時の質量(W3)を測定し、下記の数式(IX)から無機物含有PVAフィルムの水膨潤度(倍)を求めて、下記の表6に示す評価基準にしたがって無機物含有PVAフィルムの耐水性を評価した。
その結果を下記の表7に示す。

無機物含有PVAフィルムの水膨潤度(倍)=W2/W3 (IX)
Figure 2009221462
《実施例2〜12》
(1) PVAとして、「PVA−1a」の代りに、上記の製造例2〜12で得られた「PVA−2a」〜「PVA−12a」のそれぞれを用いた以外は、実施例1の(1)と同様に行って、厚さ40μmのPVAフィルム(無機物を含有しないPVAフィルム)をそれぞれ製造し、それらのPVAフィルムを用いて、実施例1の(1)と同様にしてPVAフィルムの耐水性の評価(水溶出率)を行った。その結果を下記の表7に示す。
(2) PVAとして、「PVA−1a」の代りに、上記の製造例2〜12で得られた「PVA−2a」〜「PVA−12a」のそれぞれを用いた以外は、実施例1の(2)と同様に行って、厚さ150μmのPVAフィルム(無機物を含有しないPVAフィルム)をそれぞれ製造し、それらのPVAフィルムを用いて、実施例1の(2)と同様にしてPVAフィルムの耐候性の評価を行った。その結果を下記の表7に示す。
(3) PVAとして、「PVA−1a」の代りに、上記の製造例2〜12で得られた「PVA−2a」〜「PVA−12a」のそれぞれを用いた以外は、実施例1の(3)と同様に行って、厚さ40μmの無機物含有PVAフィルムをそれぞれ製造し、それらの無機物含有PVAフィルムを用いて、実施例1の(3)と同様にして無機物含有PVAフィルムの耐水性(水膨潤度)の評価を行った。その結果を下記の表7に示す。
《比較例1〜14》
(1) PVAとして、「PVA−1a」の代りに、上記の比較製造例1〜14で得られた「PVA−1b」〜「PVA−14b」のそれぞれを用いた以外は、実施例1の(1)と同様に行って、厚さ40μmのPVAフィルム(無機物を含有しないPVAフィルム)をそれぞれ製造し、それらのPVAフィルムを用いて、実施例1の(1)と同様にしてPVAフィルムの耐水性の評価(水溶出率)を行った。その結果を下記の表7に示す。
(2) PVAとして、「PVA−1a」の代りに、上記の比較製造例1〜14で得られた「PVA−1b」〜「PVA−14b」のそれぞれを用いた以外は、実施例1の(2)と同様に行って、厚さ150μmのPVAフィルム(無機物を含有しないPVAフィルム)をそれぞれ製造し、それらのPVAフィルムを用いて、実施例1の(2)と同様にしてPVAフィルムの耐候性の評価を行った。その結果を下記の表7に示す。
(3) PVAとして、「PVA−1a」の代りに、上記の比較製造例1〜14で得られた「PVA−1b」〜「PVA−14b」のそれぞれを用いた以外は、実施例1の(3)と同様に行って、厚さ40μmの無機物含有PVAフィルムをそれぞれ製造し、それらの無機物含有PVAフィルムを用いて、実施例1の(3)と同様にして無機物含有PVAフィルムの耐水性(水膨潤度)の評価を行った。その結果を下記の表7に示す。
なお、比較例2、4、6、7および14では、PVA/無機物(コロイダルシリカ)の混合液の調製時にゲルが生じて、フィルムを製造することができなかった。
Figure 2009221462
上記の表7の結果にみるように、実施例1〜12のPVAフィルムは、上記の要件《1》〜《5》を満足するPVAから形成されていることにより、水溶出率が小さくて耐水性に優れ、Δbが小さくて耐候性に優れている。
さらに、要件《1》〜《5》を満足するPVAを用いて無機物含有PVAフィルムを形成した実施例1〜12では、ゲル化を生ずることなく、水膨潤度が小さくて耐水性に優れる無機物含有PVAフィルムが得られている。
それに対して、比較例1、3および5の無機物含有PVAフィルムは、ケン化度が99.40モル%または99.30モル%であって上記の要件《2》を満足しておらず(ケン化度が本発明における下限値よりも小さく)、さらに粘度10000mPa・sのPVA水溶液が10℃で粘度20000mPa・sに増加するまでの時間が300分または280分であって上記の要件《4》をも満足していないPVA(PVA−1b、PVA−3bまたはPVA−5b)を用いて形成したことにより、水膨潤度が高くて耐水性に劣っている。
また、比較例2、4、6および7では、ケン化度がいずれも99.99モル%であって上記の要件《2》を満足しておらず(ケン化度が本発明における上限値を超えており)、さらに粘度10000mPa・sのPVA水溶液が10℃で粘度20000mPa・sに増加するまでの時間が5分、30分、20分または15分であって上記の要件《4》をも満足していないPVA(PVA−2b、PVA−4b、PVA−6bまたはPVA−7b)を用いたことにより、無機物含有PVAフィルムを製造しようとしたときにゲル化が生じて無機物含有PVAフィルムを製造することができない。
しかも、PVA−4bを用いて形成した比較例4のPVAフィルム(無機物を含有しないPVAフィルム)は、Δbの値が大きく、耐候性に劣っている。
比較例8〜11のPVAフィルムは、1,2−グリコール結合単位の含有量が1.6モル%または1.7モル%であって、上記の要件《3》を満足していないPVA(PVA−8b〜PVA−11b)を用いて形成されていて、そのうち、比較例8〜10のPVAフィルムは、PVAは重合度が3500または2400であって上記の要件《1》をも満足していないPVAを用いて形成されていることにより、PVAフィルム(無機物を含有しないPVAフィルム)の水溶出率が高く、耐水性に劣っている。
比較例12および比較例13のPVAフィルム(無機物を含有しないPVAフィルム)は、PVAの水溶液の波長280nmよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)(測定温度20℃)がいずれも0.02L/gを超えているPVA(PVA−12bまたはPVA−13b)を用いて形成されているために、Δb値が大きく、耐候性に劣っている。
また、比較例14のPVAフィルムは、重合度が19800と高すぎて上記の要件《1》を満足しておらず、1,2−グリコール結合単位の含有量が0.5モル%で上記の要件《3》を満足しておらず、しかもPVA水溶液の波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(セル光路長30mm)(測定温度20℃)がいずれも0.02L/gを超えているPVA(PVA−14b)を用いて形成されているために、Δb値が大きく、耐候性に劣っている。しかも、当該PVA−14bを用いた比較例14では、PVA/無機物の混合液の調製時にゲル化が生じて無機物含有PVAフィルムを製造することができない。
[PVAフィルムおよび偏光フィルムの製造並びに性能評価]
《実施例13》
(1)PVAフィルムの製造:
上記の製造例1で得られた「PVA−1a」(チップ)を、温度40℃の温水により、質量浴比3で15分間洗浄した。洗浄後の「PVA−1a」の100質量部、グリセリン10質量部および水440質量部を一軸押出機に供給し、融解して製膜原液[揮発分率(水分率)80質量%]を調製し、当該製膜原液をT型ダイからドラム型ロール(ロール表面温度85℃)上に吐出した後、複数の金属ロール上で乾燥し、ロール間ドローをトータル0.985にすることで、幅3m、厚さ40μmのPVAフィルムを製造した。
(2)溶出液濃度aおよび溶出液濃度bの測定:
(i) 上記(1)で得られたPVAフィルムを、縦×横=10cm×10cmの大きさに切り出して試験片を作製し、50℃の蒸留水1リットル中に4時間静置し、その抽出液に対して以下に示す方法にてヨウ素−ヨウ化カリウム溶液による発色操作を行い、所定時間放置後に10分以内に株式会社島津製作所製の分光光度計「UVmini−1240V」を使用して665nmにおける吸光度を測定した。なお、予めPVAフィルムより添加剤などを除去・精製したPVAまたは原料PVAを用いて検量線を作成しておき、試料より得られた吸光度からPVA溶出液濃度(抽出液中のPVA濃度)を定量して、溶出液濃度a(ppm)を求めた。
(ii) 試験片を30℃の蒸留水1リットル中に4時間静置する以外は、上記(i)と同様の操作にて溶出液濃度b(ppm)を求めた。
(iii) 上記(i)で求めた溶出液濃度a(ppm)と上記(ii)で求めた溶出液濃度b(ppm)の値から溶出液濃度aと溶出液濃度bの比(a/b)を求めた。その結果を下記の表8に示す。
[ヨウ素−ヨウ化カリウム溶液による発色操作]
ヨウ素−ヨウ化カリウム溶液による発色操作は以下のとおりである。
すなわち、40gの硼酸を蒸留水に溶解後、1000ミリリットルにメスアップしたものを発色液1とする。次に12.7gのヨウ素と、25gのヨウ化カリウムを蒸留水に溶解後、1000ミリリットルにメスアップしたものを発色液2とする。発色液1を450ミリリットル、発色液2を90ミリリットル、それぞれホールピペットにて秤量して混合し、さらに蒸留水300ミリリットルをホールピペットで秤量して混合して、それを20℃に調温したものを発色試薬とする。続いて、共栓付き三角フラスコに、20℃に冷却した10ミリリットルの抽出液と、10ミリリットルの発色試薬をそれぞれホールピペットで秤量して混合し、20℃の恒温槽中に20分間放置して発色させる。なお、抽出液中のPVA濃度が高すぎる場合には、必要に応じて蒸留水で希釈してもよい。
(3)膨潤度の測定:
上記(1)で得られたPVAフィルムから約40cm×30cmの試料フィルムをサンプリングし、幅3mm、長さ5cmにカットしてナイロンメッシュ(100メッシュ)(縦×横=20cm×20cm)の中央に入れて包み、巾着状に綿紐で結んで、30℃の温水に15分間浸漬した。その後、ナイロンメッシュで包んだ試料フィルムを温水から取り出し、軽く絞り、さらに3000rpmで5分間遠心脱水した後、試料フィルムをナイロンメッシュから取り出し、秤量瓶に入れて電子天秤で質量(Wα、風袋質量を除く)を測定した。さらにこの試料フィルムを105℃で16時間乾燥した後の質量(Wβ、風袋質量を除く)を同様に測定した。下記の数式(X)からPVAフィルムの膨潤度を求めた。その結果を下記の表8に示す。

膨潤度(%)=(Wα/Wβ)×100 (X)
(4)レターデーションの測定:
上記(1)で得られたPVAフィルムから、長さ方向に40mmの全幅の試料フィルムを採取し、王子計測機器株式会社製の位相差測定器(KOBRA−WFD)を用いて、波長λ=590nmで、フィルム幅方向に50mmピッチで測定し、測定点の数で平均したものを、そのフィルムのレターデーション値とした。なお、測定は、波長板の方位(遅相軸)を0°にした状態で常に試料との合わせ測定をし、その結果得られる見かけ上のレターデーション(R’)と配向角(Φ’)から、以下の数式(XI)に従ってレターデーション(Rs)を算出した。その結果を下記の表8に示す。

Rs={(R’−R02+Di2×Φ’21/2 (XI)
0:波長板のレターデーション
Di:測定波長とR0 によって決まる係数
(5)偏光フィルムの製造:
上記(1)で得られたPVAフィルムを用い、これに、膨潤、染色、延伸、固定、乾燥の各処理工程をこの順番で施し、ロール状の偏光フィルムを連続的に作製した。各処理を施すに当って採用した条件は下記のとおりである。
〈膨潤処理工程〉30℃の純水中に3分間浸漬した。
〈染色処理工程〉33℃のヨウ素/ヨウ化カリウムの濃度比1/33の水溶液中に、5分間浸漬した。
〈延伸処理工程〉55℃のヨウ化カリウム4質量%+硼酸4質量%水溶液中において、総延伸倍率6.0倍まで一軸延伸を行った。
〈固定処理工程〉40℃のヨウ化カリウム4質量%+硼酸2質量%水溶液中に30秒間浸漬した。
〈乾燥処理工程〉張力を保持したまま60℃で2分間乾燥した。
(6)偏光フィルムの欠点発生頻度の測定:
上記(5)の製造方法で得られた偏光フィルムにおけるPVAの析出による欠点発生頻度の測定を以下のようにして行った。
すなわち、透過光、反射光および偏光フィルムのフィルム面と平行に、検査用偏光子をクロスニコルに配置し、偏光フィルムの外側から投光した際の透過光について、それぞれの方向により受光した輝度信号から欠陥を検出して欠陥部への自動マーキングを施し、その部分を後からサンプリングして、PVAの析出による欠点か、それ以外の原因による欠点かを判定して、測長あたりのPVAの析出による欠点発生頻度(個/m)を求めた、
この実施例13では、下記の表8に示すように、欠点発生頻度は0.045個/mであり、大型テレビ用の偏光板の作製に十分使用可能なレベルであった。
《実施例14》
(1) 上記の製造例1で得られた「PVA−1a」(チップ)を、温度35℃の温水により質量浴比15で30分間洗浄した以外は、実施例13の(1)と同様にして、幅3m、厚さ40μmのPVAフィルムを製造した。
(2) 上記(1)で得られたPVAフィルムの溶出液濃度a、溶出液濃度b、溶出液濃度aと溶出液濃度bの比(a/b)、膨潤度およびレターデーションを、実施例13の(2)〜(4)と同じようにして求めたところ、下記の表8に示すとおりであった。
(3) 上記(1)で得られたPVAフィルムを用いて、一軸延伸時の温度を57.5℃とした以外は、実施例13の(5)と同様にして、連続的に偏光フィルムを製造した。
これにより得られた偏光フィルムにおける欠点発生頻度を実施例13の(5)と同様にして測定したところ、下記の表8に示すように0.020個/mであり、大型テレビ用の偏光板の作製に十分使用可能なレベルであった。
《比較例15》
(1) ケン化度99.90モル%、粘度平均重合度1750のPVA(チップ)を使用し、温度40℃の温水により質量浴比3で、15分間洗浄した。このPVAを100質量部、グリセリン10質量部および水165質量部を一軸押出機に供給し、融解して製膜原液[揮発分率(水分率)60質量%]を調製し、当該製膜原液をT型ダイからドラム型ロール(ロール表面温度90℃)上に吐出した後、複数の金属ロール上で乾燥し、さらに100℃の金属ロールで乾燥して、幅3m、厚さ40μmのPVAフィルムを製造した。
(2) 上記(1)で得られたPVAフィルムの溶出液濃度a、溶出液濃度b、溶出液濃度aと溶出液濃度bの比(a/b)、膨潤度およびレターデーションを、実施例13の(2)〜(4)と同じようにして求めたところ、下記の表8に示すとおりであった。
(3) 上記(1)で得られたPVAフィルムを30℃の水中に5分間浸漬して予備膨潤し、ヨウ素/ヨウ化カリウムの濃度比が1/100の35℃の水溶液中に3分間浸漬した。次いで、硼酸濃度40g/リットルの40℃の水溶液中で5.3倍に一軸延伸し、続いてヨウ化カリウム濃度40g/リットル、硼酸濃度40g/リットルの30℃の水溶液中に5分間浸漬して固定処理を行った。その後、フィルムを取り出し、40℃で熱風乾燥し、さらに100℃で熱処理を施して偏光フィルムを製造した。
これにより得られた偏光フィルムにおけるPVAの析出による欠点発生頻度を実施例13の(5)と同様にして測定したところ、下記の表8に示すように0.100個/mであり、大型テレビ用と偏光板の作製に使用するためには不十分なレベルであった。
《実施例15〜25》
(1) 製造例1で得られた「PVA−1a」の代りに、上記の製造例2〜12で得られた「PVA−2a」〜「PVA−12a」(チップ)を用いた以外は、実施例14の(1)と同様にして、幅3m、厚さ40μmのPVAフィルムをそれぞれ製造した。
(2) 上記(1)で得られたそれぞれのPVAフィルムの溶出液濃度a、溶出液濃度b、溶出液濃度aと溶出液濃度bの比(a/b)、膨潤度およびレターデーションを、実施例13の(2)〜(4)と同じようにして求めたところ、下記の表8に示すとおりであった。
(3) 上記(1)で得られたそれぞれのPVAフィルムを用いて、実施例13の(5)と同様にして偏光フィルムを製造した。
これにより得られたそれぞれの偏光フィルムにおける欠点発生頻度を実施例13の(5)と同様にして測定したところ、下記の表8に示すとおりであった。
《比較例16〜29》
(1) 製造例1で得られた「PVA−1a」の代りに、上記の比較製造例1〜14で得られた「PVA−1b」〜「PVA−14b」(チップ)を用いた以外は実施例14の(1)と同様にして、幅3m、厚さ40μmのPVAフィルムをそれぞれ製造した。
(2) 上記(1)で得られたそれぞれのPVAフィルムの溶出液濃度a、溶出液濃度b、溶出液濃度aと溶出液濃度bの比(a/b)、膨潤度およびレターデーションを、実施例13の(2)〜(4)と同じようにして求めたところ、下記の表8に示すとおりであった。
(3) 上記(1)で得られたそれぞれのPVAフィルムを用いて、実施例13の(5)と同様にして偏光フィルムを製造した。
これにより得られたそれぞれの偏光フィルムにおける欠点発生頻度を実施例13の(5)と同様にして測定したところ、下記の表8に示すとおりであった。
Figure 2009221462
本発明のビニルアルコール系重合体フィルムは、力学的特性、耐水性、耐候性に優れ、着色がなく、しかも水に浸漬した際の溶出量が小さく、耐傷性にも優れ、特に偏光フィルムを作製するときの各工程(染色、固定処理、膨潤、延伸などの工程)でのビニルアルコール系重合体の溶出量が小さいので、大面積でありながら欠点の少ない高性能の偏光フィルムなどの光学フィルムを製造するための原反フィルムとして有効に使用することができる。
また、本発明のビニルアルコール系重合体フィルムのうち、無機物を含有する重合体複合物は、水に対する膨潤度が小さく耐水性に優れており、コンポスト用フィルムなどの用途に有効に使用することができる。

Claims (7)

  1. 下記の要件《1》〜《5》を満足するビニルアルコール系重合体を用いて形成したことを特徴とするビニルアルコール系重合体フィルム。
    《1》粘度平均重合度(P)が4000〜8000である;
    《2》ケン化度が99.50〜99.97モル%である;
    《3》1,2−グリコール結合単位の含有量が1〜1.5モル%である;
    《4》当該ビニルアルコール系重合体を水に溶解して10℃での粘度が10000mPa・sであるビニルアルコール系重合体水溶液を調製し、その水溶液を10℃で静置したときに、粘度が20000mPa・sまで増加するのに要する時間が50〜250分である;および、
    《5》当該ビニルアルコール系重合体を水に溶解して調製した濃度30g/Lのビニルアルコール系重合体水溶液[粘度平均重合度(P)が6000未満のビニルアルコール系重合体の場合]または濃度10g/Lのビニルアルコール系重合体水溶液[粘度平均重合度(P)が6000以上のビニルアルコール系重合体の場合]の、光路長30mmのセルを用いて測定してなる、波長280nmおよび320nmにおける濃度補正後の吸光度(測定温度20℃)が、いずれも0.02L/g以下である。
  2. 10cm角に切り出したビニルアルコール系重合体フィルムを、50℃、1リットルの水中に4時間放置した時のビニルアルコール系重合体の溶出液濃度a(ppm)と、30℃、1リットルの水中に4時間放置した時のビニルアルコール系重合体の溶出液濃度b(ppm)の比(a/b)が15〜50である、請求項1に記載のビニルアルコール系重合体フィルム。
  3. 10cm角に切り出したビニルアルコール系重合体フィルムを、50℃、1リットルの水中に4時間放置した時のビニルアルコール系重合体の溶出液濃度aが10〜50ppmである、請求項1または2に記載のビニルアルコール系重合体フィルム。
  4. 膨潤度が200〜240%である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のビニルアルコール系重合体フィルム。
  5. レターデーションが10〜40nmである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のビニルアルコール系重合体フィルム。
  6. さらに可塑剤を含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のビニルアルコール系重合体フィルム。
  7. フィルム幅が2m以上である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のビニルアルコール系重合体フィルム。
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