JP2015013242A - 積層体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の積層体の製造方法は、樹脂基材の片側にポリビニルアルコール系樹脂を含む塗布液を塗布および乾燥して、ポリビニルアルコール系樹脂層を形成すること、および、ポリビニルアルコール系樹脂層が形成された樹脂基材を延伸することを含む。本発明の積層体の製造方法においては、塗布前の塗布液を、ろ過精度が50μm〜100μmであるデプスタイプフィルターを通過させること、および、
デプスタイプフィルターに供給される塗布液にかかる圧力を変動させて、フィルター内部の気泡を除去することを含む。
【選択図】図1
Description
1つの実施形態においては、上記圧力の変動は、上記塗布液を上記デプスタイプフィルターに供給するポンプを間欠的に停止することにより行われる。
1つの実施形態においては、上記圧力変動における最大圧力と最小圧力との差は0.10MPa〜0.25MPaである。
1つの実施形態においては、上記塗布液の粘度は100mPa・s〜10000mPa・sである。
1つの実施形態においては、上記製造方法は、上記ポリビニルアルコール系樹脂層が形成された樹脂基材を延伸することをさらに含む。
本発明の別の局面によれば、積層体が提供される。この積層体は、上記の方法で得られ、ポリビニルアルコール系樹脂層の気泡欠点数が1個/m2以下である。
A.積層体の製造方法
A−1.製造方法の概略
本発明の1つの実施形態による積層体の製造方法は、樹脂基材の片側にポリビニルアルコール(PVA)系樹脂を含む塗布液を塗布および乾燥して、PVA系樹脂層を形成することを含む。本発明の積層体の製造方法においては、塗布前の塗布液を、ろ過精度が50μm〜100μmであるデプスタイプフィルターを通過させること、および、該デプスタイプフィルターに供給される該塗布液にかかる圧力を変動させて、該フィルター内部の気泡を除去することを含む。以下、製造方法の代表的な形態を説明する。
上記樹脂基材は、代表的には、熱可塑性樹脂で形成される。熱可塑性樹脂としては、任意の適切な樹脂が用いられる。例えば、(メタ)アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂、ノルボルネン系樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。好ましくは、ポリエステル系樹脂が用いられる。中でも、非晶質の(結晶化していない)ポリエチレンテレフタレート系樹脂が好ましく用いられる。特に、非晶性の(結晶化しにくい)ポリエチレンテレフタレート系樹脂が特に好ましく用いられる。非晶性のポリエチレンテレフタレート系樹脂の具体例としては、ジカルボン酸としてイソフタル酸をさらに含む共重合体や、グリコールとしてシクロヘキサンジメタノールをさらに含む共重合体が挙げられる。
A−3−1.ポリビニルアルコール系樹脂
ポリビニルアルコール(PVA)系樹脂層を形成するPVA系樹脂としては、任意の適切な樹脂が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体が挙げられる。ポリビニルアルコールは、ポリ酢酸ビニルをケン化することにより得られる。エチレン−ビニルアルコール共重合体は、エチレン−酢酸ビニル共重合体をケン化することにより得られる。PVA系樹脂のケン化度は、通常85モル%〜100モル%であり、好ましくは95.0モル%〜99.95モル%、さらに好ましくは99.0モル%〜99.93モル%である。ケン化度は、JIS K 6726−1994に準じて求めることができる。このようなケン化度のPVA系樹脂を用いることによって、耐久性に優れた偏光膜が得られ得る。ケン化度が高すぎる場合には、ゲル化してしまうおそれがある。
塗布液は、代表的には、上記PVA系樹脂を溶媒に溶解させた溶液である。溶媒としては、例えば、水、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、各種グリコール類、トリメチロールプロパン等の多価アルコール類、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン等のアミン類が用いられる。これらは単独で、または、二種以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、好ましくは、水である。溶液のPVA系樹脂濃度は、溶媒100重量部に対して、好ましくは3重量部〜20重量部である。このような樹脂濃度であれば、樹脂基材に密着した均一な塗布膜が設けられ得る。
上記のとおり、本発明においては、塗布液を所定のフィルターを通過させることを含む。図1は、本発明の製造方法における気泡および異物等の除去の形態の一例を示す模式図である。図1に示すように、塗布液の気泡および異物等を除去する系は、タンクと送液ポンプとフィルターとが直列に設けられている。塗布液をポンプによってフィルターに供給し、当該フィルターにおいて塗布液をろ過することにより、塗布液中の異物等が除去され得る。さらに、詳細は後述するとおり、フィルターとして所定のろ過精度を有するデプスタイプフィルターを用い、かつ、当該フィルターに供給される塗布液にかかる圧力を変動させることにより、フィルター内部の気泡を迅速かつ十分に除去することができ、結果として、塗布液の気泡を除去することができる。図示例は、ろ過した塗布液をタンクに戻す循環系である。塗布液の気泡および異物等の除去は、図1に示すような循環系により塗布液をフィルターに複数回通過させてもよく、塗布液をフィルターに1回のみ通過させてもよい。塗布液のフィルターの通過回数(循環系の場合には、循環時間)は、目的、積層体の用途、塗布液の状態等によって適切に設定され得る。
Z 8901に規定される試験用粉体1を純水に0.3ppm分散させた液をろ過したときに、99.9%以上分離できる最小粒子径をいう。したがって、ろ過精度の値が大きいほど、ろ過できる粒子径が大きい(すなわち、ろ過精度が低く、フィルターの目が粗い)ことを意味する。本発明に用いられるデプスタイプフィルターのろ過精度の値は、通常の精密ろ過に所望されるろ過精度(例えば20μm以下)に比べて、格段に大きい。このように、本発明は、ろ過精度が比較的低いフィルターを用いて気泡除去率を向上させるという、通常とは逆方向の技術思想に基づくものである。ここで、上記のとおり、樹脂基材への塗布を開始する際にフィルターへの塗布液の充填が不十分である場合、塗布液中にフィルター内部から気泡が抜けてしまい、得られるPVA系樹脂層に欠点が生じ、品質低下につながる場合が多い。そのため、フィルター内部の空隙を塗布液で完全に充填させる必要がある。ところが、そのような充填は、通常、長時間にわたり塗布液を循環させなければならず、生産効率が悪い。本発明においては、比較的ろ過精度の低いデプスタイプフィルターを用い、かつ、フィルターに塗布液を充填する際に、フィルターに供給される塗布液にかかる圧力を変動させることにより、フィルター内部の空隙に残った空気を膨張、合体させることができる。その結果、フィルター内の空気が抜けやすくなり、速やかに塗布液で充填することができ、生産性を向上させることができる。例えば、塗布液にかかっている0.2MPaの圧力を解放して大気圧とすると、圧力がかかっていた際には100μm程度であった気泡の平均径が、125μm程度に増大し得る。
次いで、気泡が除去された塗布液を、樹脂基材に塗布する。塗布液の塗布方法としては、任意の適切な方法を採用することができる。例えば、ロールコート法、スピンコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、ダイコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ナイフコート法(コンマコート法等)等が挙げられる。
上記のようにして形成されたPVA系樹脂層は、偏光膜の中間体(偏光膜とするための処理を施し得る状態)であってもよいし、偏光膜(偏光膜として使用され得る状態)であってもよい。
上記染色処理は、代表的には、PVA系樹脂層をヨウ素で染色することにより行う。具体的には、PVA系樹脂層にヨウ素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、ヨウ素を含む染色液にPVA系樹脂層(積層体)を浸漬させる方法、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、染色液に積層体を浸漬させる方法である。ヨウ素が良好に吸着し得るからである。
上記延伸処理は、積層体を延伸浴に浸漬させながら行う水中延伸方式であってもよいし、空中延伸方式であってもよい。好ましくは、水中延伸処理を少なくとも1回施し、さらに好ましくは、水中延伸処理と空中延伸処理を組み合わせる。水中延伸によれば、上記熱可塑性樹脂基材や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)を有する偏光膜を製造することができる。
上記不溶化処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂層を浸漬させることにより行う。特に水中延伸方式を採用する場合、不溶化処理を施すことにより、PVA系樹脂層に耐水性を付与することができる。当該ホウ酸水溶液の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部〜4重量部である。不溶化浴(ホウ酸水溶液)の液温は、好ましくは20℃〜50℃である。好ましくは、不溶化処理は、積層体作製後、染色処理や水中延伸処理の前に行う。
上記架橋処理は、代表的には、ホウ酸水溶液にPVA系樹脂層を浸漬させることにより行う。架橋処理を施すことにより、PVA系樹脂層に耐水性を付与することができる。当該ホウ酸水溶液の濃度は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部〜4重量部である。また、上記染色処理後に架橋処理を行う場合、さらに、ヨウ化物を配合することが好ましい。ヨウ化物を配合することにより、PVA系樹脂層に吸着させたヨウ素の溶出を抑制することができる。ヨウ化物の配合量は、水100重量部に対して、好ましくは1重量部〜5重量部である。ヨウ化物の具体例は、上述のとおりである。架橋浴(ホウ酸水溶液)の液温は、好ましくは20℃〜50℃である。好ましくは、架橋処理は水中延伸処理の前に行う。好ましい実施形態においては、染色処理、架橋処理および水中延伸処理をこの順で行う。
上記洗浄処理は、代表的には、ヨウ化カリウム水溶液にPVA系樹脂層を浸漬させることにより行う。
乾燥処理における乾燥温度は、好ましくは30℃〜100℃である。
本発明の積層体は、上記A項に記載の製造方法により得られる。図3は、本発明の好ましい実施形態による積層体の概略断面図である。積層体10は、樹脂基材11と樹脂基材11の片側に設けられたポリビニルアルコール(PVA)系樹脂層12とを有する。図示しないが、本発明の積層体は、樹脂基材およびPVA系樹脂層以外に、その他の部材(層)を有していてもよい。その他の部材(層)としては、例えば、光学機能フィルム、粘着剤層、接着剤層、易接着層等が挙げられる。粘着剤層は、代表的にはアクリル系粘着剤で形成される。接着剤層は、代表的にはPVA系接着剤で形成される。光学機能フィルムは、例えば、偏光膜保護フィルム、位相差フィルム等として機能し得る。積層体10は、代表的には、長尺状とされている。積層体の厚みは、その構成により異なるが、代表的には20μm〜500μmである。
重合度4200、ケン化度99.2%のPVA粉末を水に溶解した濃度7%のPVA水溶液を調製した。このPVA水溶液の粘度を、B型粘度計(東機産業社製)を用いて、23℃、ローター回転数20rpmで測定した。PVA水溶液の粘度は2000mPa・sであった。一方、タンクと送液ポンプとフィルターとが直列に設けられ、タンクから送液ポンプによりフィルターに供給されたPVA水溶液がフィルター通過後タンクに戻る、図1に示すような循環系を構築した。フィルターは、デプスタイプのカートリッジフィルター(株式会社ロキテクノ社製、製品名「スロープピュア」、ろ過精度75μm、20インチサイズ)を12本使用した。上記で調製したPVA水溶液をこの循環系で1時間循環させた。より詳細には、PVA水溶液をタンクに投入し、総液ポンプ(送液量:10L/min)でフィルターに供給し、フィルター通過後タンクに戻し、これを1サイクルとして、このサイクルを1時間繰り返した。その際、送液ポンプを間欠的に停止することにより、図4に示すようなプロファイルで圧力を変動させた。ここで、ポンプ稼働時とポンプ停止時の圧力差は0.18MPaとなるようにした。なお、図4は20分間の圧力プロファイルを示しており、本実施例は、これを3サイクル繰り返した。フィルターの前後に設置した超音波センサー(図示せず:日清電子株式会社社製、製品名「BC計」)を用いて、PVA水溶液を60分循環させた後の気泡除去率を以下の式から算出した。
気泡除去率(%)=(60分経過後にフィルターを通過した後の気泡数)/(最初にフィルターを通過する前の気泡数)×100
ろ過精度50μmのデプスタイプフィルター(住友スリーエム株式会社製、製品名「ベータピュア」)を用いたこと以外は実施例1と同様にしてPVA溶液の気泡除去を行い、および、PVA系樹脂層を形成した。さらに、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
ろ過精度100μmのデプスタイプフィルター(住友スリーエム株式会社製、製品名「ベータピュア」)を用いたこと以外は実施例1と同様にしてPVA溶液の気泡除去を行い、および、PVA系樹脂層を形成した。さらに、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
送液ポンプを停止せず、図4に示すように圧力を変動させなかったこと以外は実施例1と同様にしてPVA溶液の気泡除去を行い、および、PVA系樹脂層を形成した。さらに、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
ろ過精度20μmのデプスタイプフィルター(住友スリーエム株式会社製、製品名「ポリプロクリーン」)を用いたこと以外は実施例1と同様にしてPVA溶液の気泡除去を行い、および、PVA系樹脂層を形成した。さらに、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
ろ過精度70μmのプリーツタイプフィルター(日本ポール株式会社製、製品名「プロファイルUP」)を用いたこと以外は実施例1と同様にしてPVA溶液の気泡除去を行い、および、PVA系樹脂層を形成した。さらに、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1で得られた積層体を、液温30℃の架橋浴(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(不溶化工程)。
次いで、液温30℃の染色浴(水100重量部に対して、ヨウ素を0.2重量部配合し、ヨウ化カリウムを2重量部配合して得られたヨウ素水溶液)に60秒間浸漬させた(染色工程)。
次いで、液温30℃の架橋浴(水100重量部に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合し、ホウ酸を3重量部配合して得られたホウ酸水溶液)に30秒間浸漬させた(架橋工程)。
その後、積層体を、液温60℃のホウ酸水溶液(水100重量部に対して、ホウ酸を4重量部配合し、ヨウ化カリウムを5重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させながら、周速の異なるロール間で縦方向(長手方向)に一軸延伸を行った(延伸工程)。ホウ酸水溶液への浸漬時間は120秒であり、延伸倍率を5.0倍とした。
その後、積層体を洗浄浴(水100重量に対して、ヨウ化カリウムを3重量部配合して得られた水溶液)に浸漬させた後、60℃の温風で乾燥させた(洗浄・乾燥工程)。
このようにして、樹脂基材上に厚み5μmの偏光膜が形成された積層体を得た。得られた偏光膜には光学的な欠点がないことを確認した。さらに、得られた偏光膜は、品質にばらつきがなく、歩留まりが非常に高かった。
実施例2で得られた積層体を用いたこと以外は実施例4と同様にして、樹脂基材上に厚み5μmの偏光膜が形成された積層体を得た。得られた偏光膜には光学的な欠点がないことを確認した。さらに、得られた偏光膜は、品質にばらつきがなく、歩留まりが非常に高かった。
実施例3で得られた積層体を用いたこと以外は実施例4と同様にして、樹脂基材上に厚み5μmの偏光膜が形成された積層体を得た。得られた偏光膜には光学的な欠点がないことを確認した。さらに、得られた偏光膜は、品質にばらつきがなく、歩留まりが非常に高かった。
比較例1で得られた積層体を用いたこと以外は実施例4と同様にして、樹脂基材上に厚み5μmの偏光膜が形成された積層体を得た。得られた偏光膜には光学的な欠点が認められた。さらに、得られた偏光膜は、光学的な欠点に起因して品質にばらつきがあり、歩留まりが悪かった。
比較例2で得られた積層体を用いたこと以外は実施例4と同様にして、樹脂基材上に厚み5μmの偏光膜が形成された積層体を得た。得られた偏光膜には光学的な欠点が認められた。さらに、得られた偏光膜は、光学的な欠点に起因して品質にばらつきがあり、歩留まりが悪かった。
比較例3で得られた積層体を用いたこと以外は実施例4と同様にして、樹脂基材上に厚み5μmの偏光膜が形成された積層体を得た。得られた偏光膜には光学的な欠点が認められた。さらに、得られた偏光膜は、光学的な欠点に起因して品質にばらつきがあり、歩留まりが悪かった。
11 樹脂基材
12 ポリビニルアルコール(PVA)系樹脂層
Claims (6)
- 樹脂基材の片側にポリビニルアルコール系樹脂を含む塗布液を塗布および乾燥して、ポリビニルアルコール系樹脂層を形成することを含む、積層体の製造方法であって、
塗布前の塗布液を、ろ過精度が50μm〜100μmであるデプスタイプフィルターを通過させること、および、
該デプスタイプフィルターに供給される該塗布液にかかる圧力を変動させて、該フィルター内部の気泡を除去することを含む
方法。 - 前記圧力の変動が、前記塗布液を前記デプスタイプフィルターに供給するポンプを間欠的に停止することにより行われる、請求項1に記載の積層体の製造方法。
- 前記圧力変動における最大圧力と最小圧力との差が0.10MPa〜0.25MPaである、請求項1または2に記載の積層体の製造方法。
- 前記塗布液の粘度が100mPa・s〜10000mPa・sである、請求項1から3のいずれかに記載の積層体の製造方法。
- 前記ポリビニルアルコール系樹脂層が形成された樹脂基材を延伸することをさらに含む、請求項1から4のいずれかに記載の積層体の製造方法。
- 請求項1から5のいずれかに記載の方法で得られる積層体であって、ポリビニルアルコール系樹脂層の気泡欠点数が1個/m2以下である、積層体。
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