JP2014074786A - 延伸積層体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の延伸積層体の製造方法は、長尺状のポリエステル系樹脂基材11上にポリビニルアルコール系樹脂層12を形成して積層体10を作製する工程と、積層体10を長手方向に搬送しながら、ロール間の周速差により100℃以下で空中延伸する工程と、この延伸された積層体を110℃以上に加熱する工程とを含む。上記延伸工程において、延伸間距離L1と、積層体10の幅Wとは、L1/W≧0.3の関係を満足する。
【選択図】図1
Description
好ましい実施形態においては、上記空中延伸の延伸倍率が1.4倍以上である。
好ましい実施形態においては、上記加熱工程において上記積層体を長手方向に延伸する。この延伸は、好ましくは、実質的に固定端一軸延伸である。
好ましい実施形態においては、上記加熱工程において、上記積層体を長手方向に搬送しながら、ロール間の周速差により延伸し、該延伸間距離L2と、該延伸直前の積層体の幅W’とが、L/W’≦0.12の関係を満足する。
好ましい実施形態においては、1.7倍〜2.3倍に延伸する。
本発明の別の局面によれば、延伸積層体が提供される。この延伸積層体は、上記製造方法により製造される。
本発明のさらに別の局面によれば、偏光膜の製造方法が提供される。この偏光膜の製造方法は、上記延伸積層体を用いる。
好ましい実施形態においては、上記延伸積層体をホウ酸水溶液中で延伸する。
A.製造方法
本発明の延伸積層体の製造方法は、長尺状のポリエステル系樹脂基材上にポリビニルアルコール系樹脂層を形成して積層体を作製する工程と、この積層体を長手方向に搬送しながら、ロール間の周速差により100℃以下で空中延伸する工程と、この延伸された積層体を110℃以上に加熱する工程とを含む。以下、各々の工程について説明する。
図1は、本発明の好ましい実施形態による積層体の部分断面図である。積層体10は、ポリエステル系樹脂基材11とポリビニルアルコール系樹脂層12とを有する。積層体10は、長尺状のポリエステル系樹脂基材にポリビニルアルコール系樹脂層12を形成することにより作製される。ポリビニルアルコール系樹脂層12の形成方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、ポリエステル系樹脂基材11上に、ポリビニルアルコール系樹脂(以下、「PVA系樹脂」という)を含む塗布液を塗布し、乾燥することにより、PVA系樹脂層12を形成する。
上記空中延伸工程では、上記積層体をその長手方向に搬送しながら、ロール間の周速差により延伸する。具体的には、ロール間の周速差により積層体に張力を付与し、長手方向に一軸延伸する。
加熱工程では、上記空中延伸された積層体を110℃以上に加熱する。加熱温度は、好ましくは120℃以上である。一方、加熱温度は好ましくは160℃以下である。空中延伸された積層体をこのような温度で加熱することにより、PVA系樹脂の結晶性を向上させることができる。結晶性を向上させることにより、後述の水中延伸において、PVA系樹脂層が水に溶解して配向性が低下するのを防止することができる。その結果、優れた光学特性を有する偏光膜を作製することができる。
本発明の延伸積層体は、積層体の元長に対して、1.5倍〜2.5倍に延伸されていることが好ましく、より好ましくは1.7倍〜2.3倍である。この延伸倍率は、加熱工程において延伸を行う場合は、空中延伸工程の延伸倍率と加熱工程の延伸倍率との積に相当し、加熱工程において延伸を行わない場合は、空中延伸工程の延伸倍率に相当する。本発明により得られる延伸積層体を用いることにより、例えば、上記積層体を後述の水中延伸のみで延伸するよりも、最終的により高い延伸倍率を達成することができる。具体的には、延伸積層体のポリエステル系樹脂基材は、配向を抑制しながら延伸されている。配向性が高いほど延伸張力が大きくなり、安定的な延伸が困難となったり、樹脂基材が破断したりするが、配向が抑制されていることで、最終的により高い延伸倍率を達成することができる。その結果、優れた光学特性(例えば、偏光度)を有する偏光膜を作製することができる。
本発明の延伸積層体は、代表的には、偏光膜の製造に供される。具体的には、本発明の延伸積層体は、そのPVA系樹脂層を偏光膜とするための処理が、適宜施される。偏光膜とするための処理としては、例えば、延伸処理、染色処理、不溶化処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理等が挙げられる。なお、これらの処理の回数、順序等は、特に限定されない。
好ましい実施形態においては、上記延伸積層体を水中延伸(ホウ酸水中延伸)する。具体的には、上記積層体の延伸方向と平行な方向に水中延伸する。水中延伸によれば、上記樹脂基材やPVA系樹脂層のガラス転移温度(代表的には、80℃程度)よりも低い温度で延伸し得、PVA系樹脂層を、その結晶化を抑えながら、高倍率に延伸することができる。その結果、優れた光学特性(例えば、偏光度)を有する偏光膜を作製することができる。なお、本明細書において「平行な方向」とは、0°±5.0°である場合を包含し、好ましくは0°±3.0°、さらに好ましくは0°±1.0°である。
上記染色処理は、代表的には、PVA系樹脂層を二色性物質で染色する処理である。好ましくは、PVA系樹脂層に二色性物質を吸着させることにより行う。当該吸着方法としては、例えば、二色性物質を含む染色液にPVA系樹脂層(延伸積層体)を浸漬する方法、PVA系樹脂層に当該染色液を塗工する方法、当該染色液をPVA系樹脂層に噴霧する方法等が挙げられる。好ましくは、二色性物質を含む染色液に延伸積層体を浸漬する方法である。二色性物質が良好に吸着し得るからである。
上述のとおり、本発明の延伸積層体に上記各処理を施すことにより上記樹脂基材上に偏光膜が形成される。この偏光膜は、実質的には、二色性物質が吸着配向されたPVA系樹脂膜である。偏光膜の厚みは、好ましくは10μm以下であり、より好ましくは7μm以下、さらに好ましくは5μm以下である。一方、偏光膜の厚みは、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.5μm以上である。偏光膜は、好ましくは、波長380nm〜780nmのいずれかの波長で吸収二色性を示す。偏光膜の単体透過率は、好ましくは40.0%以上、より好ましくは41.0%以上、さらに好ましくは42.0%以上である。偏光膜の偏光度は、好ましくは99.8%以上、より好ましくは99.9%以上、さらに好ましくは99.95%以上である。
本発明の光学積層体は、上記偏光膜を有する。図5(a)および(b)は、本発明の好ましい実施形態による光学フィルム積層体の概略断面図である。光学フィルム積層体100は、樹脂基材11’と偏光膜12’と粘着剤層13とセパレータ14とをこの順で有する。光学フィルム積層体200は、樹脂基材11’と偏光膜12’と接着剤層15と光学機能フィルム16と粘着剤層13とセパレータ14とをこの順で有する。本実施形態では、上記樹脂基材を得られた偏光膜12’から剥離せずに、そのまま光学部材として用いている。樹脂基材11’は、例えば、偏光膜12’の保護フィルムとして機能し得る。
1.厚み
デジタルマイクロメーター(アンリツ社製、製品名「KC−351C」)を用いて測定した。
2.ガラス転移温度(Tg)
JIS K 7121に準じて測定した。
水系ウレタン樹脂(第一工業製薬(株)製、商品名:スーパーフレックス210R、固形分:35%)、オキサゾリン系架橋剤(日本触媒(株)製、商品名:エポクロスWS700、固形分:25%)、導電材(アグファ製、商品名:オルガコンLBS、固形分:1.2%)、濃度1%のアンモニア水および水を、重量比9.03:1.00:18.1:0.060:39.5で混合した混合液を調製した。
得られた混合液を、厚み200μmで長尺状の非晶質ポリエチレンテレフタレート(A−PET)フィルム(Tg:70℃、三菱樹脂社製、商品名:SH046)の一方の面に、乾燥後の厚みが1μmとなるように塗布した。
続いて、A−PETフィルムをその長手方向に搬送しながら、115℃で横方向に2倍に延伸した。
次に、A−PETフィルムのもう一方の面に、ポリビニルアルコール(重合度:4200、ケン化度:99.2モル%)の水溶液を塗布し、60℃で乾燥して、厚み10μmのPVA系樹脂層を形成した。
このようにして、幅(W)1500mmの積層体を得た。
図2に示すように、温度調節可能なオーブン(搬送方向の長さL1:900mm、L1/W:0.6)の入口と出口のそれぞれに設けられたロール対に得られた積層体を挟持させ、これらのロール間に周速差を持たせて長手方向に1.5倍に延伸した(空中延伸工程)。その際、オーブンの温度・風量を適宜調整し、延伸時の積層体の最高到達温度を88℃とした。なお、延伸時の積層体の温度(最高到達温度)は、積層体の表面にヒートラベル(ミクロン株式会社製、品番:6R−65もしくは6R−99)を貼付しておくことにより確認した。
続いて、図3に示すように、表面にハードクロムメッキが施され、温度制御可能な3本の鉄ロールに積層体を通過させた。ここで、積層体のPVA系樹脂層面を第1のロールおよび第3のロールに接触させ、もう一方の面(基材側)を第2のロールに接触させた。第1のロールおよび第2のロールの表面温度を120℃とし、第3のロールの表面温度を50℃とした。第1のロールと第2のロールとは周速差を持たせなかった。第1のロールを通過する直前の積層体の幅W’は1220mmであり、第1のロールから積層体が離れて第2のロールに接するまでの距離L2は37mmであり、L2/W’は0.03であった。
このようにして、延伸積層体を得た。
続いて、液温30℃の染色浴(水にヨウ素とヨウ化カリウムとを重量比1:7で配合して得られたヨウ素水溶液)に、最終的に得られる偏光膜の単体透過率(Ts)が40〜44%となるように浸漬した(染色処理)。
続いて、液温30℃のホウ酸3重量%、ヨウ化カリウム3重量%を含む水溶液(架橋浴)に30秒間浸漬した(架橋処理)。
その後、積層体を、液温70℃でホウ酸4重量%、ヨウ化カリウム5重量%含む水溶液中で、周速の異なる複数セットのロール間で、縦方向(長手方向)に破断する直前まで一軸延伸した(ホウ酸水中延伸)。
その後、液温30℃のヨウ化カリウム4重量%水溶液(洗浄浴)に浸漬した後、60℃の温風で乾燥した(洗浄・乾燥処理)。
このようにして、厚み4.5μmの偏光膜を得た。
延伸積層体の作製に際し、延伸倍率を1.8倍としたこと以外は、実施例1と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.1μmであった。
以下のようにして、延伸積層体を作製したこと以外は、実施例1と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.0μmであった。
(延伸積層体の作製)
図2に示すように、温度調節可能なオーブン(搬送方向の長さL1:900mm、L1/W:0.6)の入口と出口のそれぞれに設けられたロール対に得られた積層体を挟持させ、これらのロール間に周速差を持たせて長手方向に1.6倍に延伸した(空中延伸工程)。その際、オーブンの温度・風量を適宜調整し、延伸時の最高到達温度を88℃とした。
続いて、図3に示すように、表面にハードクロムメッキが施され、温度制御可能な3本の鉄ロールに積層体を通過させた(加熱工程)。ここで、積層体のPVA系樹脂層面を第1のロールおよび第3のロールに接触させ、もう一方の面(基材側)を第2のロールに接触させた。第1のロールおよび第2のロールの表面温度を120℃とし、第3のロールの表面温度を50℃とした。第1のロールと第2のロールとの間で周速差を持たせて1.13倍に延伸した。また、第1のロールを通過する直前の積層体の幅W’は1160mmであり、第1のロールから積層体が離れて第2のロールに接するまでの距離L2は35mmであり、L2/W’は0.03であった。
延伸積層体の作製に際し、空中延伸工程における延伸倍率1.4倍とし、加熱工程における延伸倍率を1.29倍としたこと以外は、実施例2−2と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.0μmであった。
延伸積層体の作製に際し、延伸倍率を2.0倍としたこと以外は、実施例1と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.0μmであった。
延伸積層体の作製に際し、空中延伸工程における延伸倍率1.8倍とし、加熱工程における延伸倍率を1.11倍としたこと以外は、実施例2−2と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、3.9μmであった。
延伸積層体の作製に際し、空中延伸工程における延伸倍率1.6倍とし、加熱工程における延伸倍率を1.25倍としたこと以外は、実施例2−2と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、3.9μmであった。
延伸積層体の作製に際し、延伸倍率を2.2倍としたこと以外は、実施例1と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.1μmであった。
延伸積層体の作製に際し、延伸倍率を2.5倍としたこと以外は、実施例1と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.1μmであった。
延伸積層体の作製に際し、空中延伸時の最高到達温度が99℃となるようにオーブンの温度調節をしたこと以外は、実施例2−2と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.2μmであった。
延伸積層体の作製に際し、空中延伸時の最高到達温度が71℃となるようにオーブンの温度調節をしたこと以外は、実施例2−2と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、3.6μmであった。
延伸積層体の作製に際し、加熱工程において第1のロールおよび第2のロールの表面温度を110℃としたこと以外は、実施例2−2と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.0μmであった。
延伸積層体の作製に際し、加熱工程において第1のロールおよび第2のロールの表面温度を130℃としたこと以外は、実施例2−2と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.0μmであった。
延伸積層体の作製に際し、空中延伸工程においてオーブンの搬送方向の長さL1を600mm(L1/W:0.4)としたこと以外は、実施例2−2と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.0μmであった。
延伸積層体の作製に際し、加熱工程において延伸間距離L2を115mm(L2/W’を0.1)としたこと以外は、実施例2−2と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、3.9μmであった。
延伸積層体の作製に際し、加熱工程を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.5μmであった。
延伸積層体の作製に際し、加熱工程を行わなかったこと以外は、実施例2−1と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.1μmであった。
延伸積層体の作製に際し、加熱工程を行わなかったこと以外は、実施例3−1と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.0μmであった。
延伸積層体の作製に際し、加熱工程を行わなかったこと以外は、実施例4と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.1μmであった。
延伸積層体の作製に際し、加熱工程を行わなかったこと以外は、実施例5と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.1μmであった。
空中延伸時の最高到達温度が121℃となるようにオーブンの温度調節をしたこと以外は、比較例1と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.3μmであった。
空中延伸時の最高到達温度が121℃となるようにオーブンの温度調節をしたこと以外は、比較例2と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.5μmであった。
空中延伸時の最高到達温度が121℃となるようにオーブンの温度調節をしたこと以外は、比較例3と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.4μmであった。
空中延伸時の最高到達温度が121℃となるようにオーブンの温度調節をしたこと以外は、比較例4と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.6μmであった。
空中延伸時の最高到達温度が121℃となるようにオーブンの温度調節をしたこと以外は、比較例5と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは、4.3μmであった。
延伸積層体の作製に際し、テンター方式の延伸機(Bruckner社製、製品名「KARO IV」)を用いて2.0倍の固定端一軸延伸により空中延伸したこと、空中延伸時の最高到達温度が121℃となるようにオーブンの温度調節をしたこと、および、加熱工程を行わなかったこと以外は、実施1と同様にして偏光膜を得た。得られた偏光膜の厚みは2.8μmであった。
偏光度の測定方法は以下のとおりであり、偏光度99.99%における単体透過率の結果を表1に示す。
(偏光度の測定方法)
紫外可視分光光度計(日本分光社製、製品名「V7100」)を用いて、偏光膜の単体透過率(Ts)、平行透過率(Tp)および直交透過率(Tc)を測定し、偏光度(P)を次式により求めた。
偏光度(P)(%)={(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
なお、上記Ts、TpおよびTcは、JIS Z 8701の2度視野(C光源)により測定し、視感度補正を行ったY値である。
2 ロール
3 第1のロール
4 第2のロール
5 第3のロール
9 オーブン
10 積層体
10’ 延伸積層体
11 ポリエステル系樹脂基材
12 PVA系樹脂層
Claims (9)
- 長尺状のポリエステル系樹脂基材上にポリビニルアルコール系樹脂層を形成して積層体を作製する工程と、
該積層体を長手方向に搬送しながら、ロール間の周速差により100℃以下で空中延伸する工程と、
該延伸された積層体を110℃以上に加熱する工程とを含み、
該延伸工程において、延伸間距離L1と、該積層体の幅Wとが、L1/W≧0.3の関係を満足する、
延伸積層体の製造方法。 - 前記空中延伸の延伸倍率が1.4倍以上である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記加熱工程において前記積層体を長手方向に延伸する、請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記延伸が、実質的に固定端一軸延伸である、請求項3に記載の製造方法。
- 前記加熱工程において、前記積層体を長手方向に搬送しながら、ロール間の周速差により延伸し、該延伸間距離L2と、該延伸直前の積層体の幅W’とが、L/W’≦0.12の関係を満足する、請求項3または4に記載の製造方法。
- 1.7倍〜2.3倍に延伸する、請求項1から5のいずれかに記載の製造方法。
- 請求項1から6のいずれかに記載の製造方法により製造される、延伸積層体。
- 請求項7に記載の延伸積層体を用いる、偏光膜の製造方法。
- 前記延伸積層体をホウ酸水溶液中で延伸する、請求項8に記載の製造方法。
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