JP2524987B2 - 偏光膜の製造方法 - Google Patents

偏光膜の製造方法

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JP2524987B2 JP61304893A JP30489386A JP2524987B2 JP 2524987 B2 JP2524987 B2 JP 2524987B2 JP 61304893 A JP61304893 A JP 61304893A JP 30489386 A JP30489386 A JP 30489386A JP 2524987 B2 JP2524987 B2 JP 2524987B2
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【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は偏光性能および耐久性にすぐれた偏光膜の製
造方法に関する。更に詳しくは、ポリビニルアルコール
(以下PVAと略記する)系フイルムの表面及び/または
内部に二色性染料を有し、水中延伸とその後に続く乾熱
延伸という二段のプロセスにより延伸することを特徴と
する、偏光性能及び耐久性にすぐれた偏光膜の製造方法
に関するものである。
B.従来技術 近年、液晶表示は時計、計算機、ゲーム機器などに用
いられそれとともに液晶表示に必要不可欠な偏光膜の使
用量が急速にふえてきている。更にその使用分野もOA機
器、自動車用機器、テレビなどに拡大しているが、例え
ば自動車機器など厳しい環境条件で使用される場合、よ
り一層すぐれた偏光性能及び耐久性が要求される。
偏光膜には数多くの種類があるが、現在はポリビニル
アルコール系フイルムに二色性物質を吸着配向させたも
のが大半を占め工業的に生産されている。更に二色性物
質の種類により、沃素系偏光膜二色性染料系偏光膜
の二種類がある。その他に、PVA系フイルムより脱水反
応を誘起させたり、またポリ塩化ビニルフイルムの脱塩
酸反応により、ポリエンを形成させて得たポリエン系偏
光膜も提案されている。
しかしながら沃素系偏光膜は高偏光度を有するもの
の、高温高湿下に放置すると沃素が昇華して、その偏光
性を失うという欠点がある。この高温高湿下での耐久性
に欠けるという欠点を改良する為、偏光膜を作製するに
あたつてホウ酸水溶液で処理したり、熱処理を施すとい
う提案や、保護フイルムとして疎水性樹脂をコーテイン
グした積層フイルムとして使用すること等が提案されて
いるが、まだ満足すべき結果が得られていない。
沃素のかわりに高温高湿下でも昇華することのない二
色性染料を吸着配向させた偏光膜は、高温高湿下での耐
久性がすぐれており、また数種類の二色性染料を混合し
て沃素と同じニユートラルグレー色を呈するものや、自
動車機器やテレビに使用されるカラー表示のものも作製
し得る等、その色調においてもバラエテイーに富んでい
るが、偏光度が低いという欠点を有している。
またポリエン系偏光膜は熱や光によつてポリエンの形
成反応が進み、偏光性能の経時変化が発現するという欠
点があり実用化されていない。
C.発明が解決しようとする問題点 本発明は上記の状況下、PVA系フイルムの表面及び/
または内部に二色性染料を有し、偏光度も高く、耐久性
にも優れた偏光膜の製造方法を提供せんとするものであ
る。
D.問題点を解決する為の手段 本発明者は上記事情に鑑み、鋭意検討した結果、PVA
系フイルムに、5〜60℃の水中で延伸倍率が3〜4倍
に延伸する工程と二色性染料で染色する工程を含む第一
工程、及び80〜225℃の熱風下で延伸倍率が1.1〜5倍
に乾熱延伸する第二工程とを順次施し、かつ水中延伸倍
率と乾熱延伸倍率の積である総合延伸倍率を6〜10倍に
することにより、従来法の水中延伸のみ、あるいは乾熱
延伸のみでは得られない高倍率の延伸が達成され、偏光
度も高く、耐久性に優れた偏光膜が得られることを見出
し、本発明を完成するに到つた。
本発明の製造方法は、延伸前のPVA系フイルムのラン
ダムな分子鎖の配向を水中で延伸する工程、乾熱延
伸をする工程を順次施して最終的には高度に分子鎖が配
向した偏光膜を得るものである。
本発明におけるPVA系フイルムの基材としては、酢酸
ビニル等のビニルエステルを重合して得られたポリビニ
ルエステル重合体を通常の方法でケン化した、いわゆる
通常のPVAを用いることができる。
重合度は300以上、好ましくは500以上、更に望ましく
は1000以上が適当で、ケン化度は90モル%以上、好まし
くは95モル%以上、更に望ましくは98モル%以上の高ケ
ン化物が適当である。
またこれら通常のPVAの他、不飽和カルボン酸又はそ
の誘導体、不飽和スルホン酸又はその誘導体、炭素数2
〜30のα−オレフイン等で約15モル%未満共重合変性さ
れた変性ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマー
ル、ポリビニルアセトアセタール、ポリビニルブチラー
ル等のポリビニルアセタール、エチレン含量15〜55モル
%のエチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物等も用いる
ことができる。そしてこれらは偏光膜製造の為にはフイ
ルム状で用いられる。
一方、本発明において使用される二色染料は、いわゆ
る二色性を有している染料で、直接染料、酸性染料、分
散染料などその種類についてはなんら制限はない。
例えば、住友化学製のDirect Fast Yellow GN,Direct
Sky Blue 6B,Direct Brown MA,Sunlight Supra Red 5B
W,Sunlight Supra Blue FBGL,Sunlight Supra Grey CG
L,日本化薬製のKayarus Light Rose FR,Kayaku Direct
Violet LNA,Kayanol Blue N2G,Kayanol Yellow GG,Kaya
nol Milling Red GRAなどがある。
上記PVA系フイルムを該二色性染料で染色するには、
通常該染料の0.001〜5重量%程度の濃度で、0〜60℃
の染色浴中に1〜30分程度浸漬することにより行なうこ
とができる。更にグリセリンやジエチレングリコールな
どのグリコール類を可塑剤として、また滑剤や界面活性
剤などの添加剤を併用しても何ら差しつかえないし、ま
た従来公知のホウ酸処理を必要に応じて行なつてもかま
わない。
本発明においては、上記の如くして、該PVA系フイル
ムを水中で延伸する工程と該二色性染料で染色する工程
がまず第一工程として施される。水中延伸の温度は5〜
60℃、好ましくは15〜45℃に設定される。延伸の温度が
5℃未満では目的とする均一延伸ができず。一方60℃よ
り大では膨潤度が大きくなりすぎて分子鎖が良好に配向
しない。また、水中延伸は一軸方向に3〜4倍延伸す
る。
ここで一軸延伸とは完全に一軸方向にのみフイルムを
延伸する(自由幅−軸延伸)他、延伸方向に直角の方向
にも幅方向の収縮を防止する為若干の延伸を行う事(一
定幅−軸延伸)をも意味する。
更にまた、上記第一工程である水中延伸工程と染色工
程の順序には何ら制限はなく、またこの両工程を同時に
行なうこともできる。このような水中延伸と染色を含む
第一工程が施されたPVA系フイルムは、次に乾熱延伸す
る第二工程を経て、かつ水中延伸倍率と乾熱延伸倍率の
積である総合延伸倍率が6〜10倍であるようにすること
により、本発明の目的とする高度の偏光性能と優れた耐
久性を有する偏光膜が得られる。
次にこの乾熱延伸する第二工程について説明するが、
その前に第一工程を経た染色延伸PVAフイルム中に含ま
れる水分を適度に乾燥させるために、熱風等で、例えば
50℃で1〜60粉程度の予備乾燥を経て、乾熱延伸する第
二工程に移してもよい。
乾熱延伸は、熱風下に一軸方向に1.1〜5倍延伸され
る。また乾熱延伸の温度は80〜225℃、特に180〜220℃
とするのが延伸性の点で好ましい。
しかして、前記第一工程中の水中で延伸する倍率と上
記第二工程の乾熱延伸の際の倍率との積である総合延伸
倍率は6〜10倍となるようにすることが必要であり、こ
の範囲を外れると、良好な偏光性能が得られないなどの
問題があり好ましくない。
なお、乾熱延伸は従来公知の方法、例えばフイルム供
給ロールと引取ロールとの間に加熱装置を備えたもの、
或いは加熱した供給ロールと低温の引取ロールとからな
るものなどが用いられる。
乾熱延伸した第二工程まで処理されたPVA系フイルム
は、次に必要に応じて熱処理を施してもかまわない。こ
の熱処理は、緊張下のまま熱処理温度として乾熱延伸時
の温度以上の温度に加熱し、熱処理時間としては通常1
〜20分間の範囲が好ましい。なお、熱処理は熱風、赤外
線ヒーター、熱ロール等の従来公知の手段が適宜採用さ
れてよい。
E.作用および発明の効果 このように上記第一、二の各工程を順次経ることを必
須工程として、本発明の製造方法により、最終的に偏光
性能及び耐久性が従来品に比して著しく向上した偏光膜
が得られるのであるが、これはまず第一工程中の水中延
伸においては、PVA系フイルムが適当に水中膨潤するこ
とにより、PVA系ポートに特有の分子内及び分子間水素
結合が切断されることにより好都合に延伸が進み、更に
第二工程の乾熱延伸を加えることにより、水中延伸のみ
では達成し得ないレベルまでPVA分子鎖が高度に配向結
晶化するためと考えられる。
このようにして得られる本発明の偏光膜は、用途によ
つてはそのままでも使用できるが、片面もしくは両面に
光学的透明性と物理的強度に優れた保護膜を設けた形の
偏光板とすることも出来る。
以下実施例により本発明を説明する。なお実施例中の
光線透過率は単体の偏光膜または偏光板の光線透過率で
ある。
また偏光度は次式により算出した。
上式中、H11は2枚の偏光膜または偏光板をその延伸
方向が平行になるように重ねたものの光線透過率であ
り、H1は2枚の偏光膜または偏光板をその延伸方向が
直交になるよう重ねたものの光線透過率である。
実施例1 重合度1750、ケン化度99.9%の未延伸PVAフイルムを
室温の水で洗浄したのち、30℃の水中で一軸方向に3倍
延伸した。ひきつづき0.05重量%の住友化学製二色染料
Direct Sky Blue 6Bを含む30℃の水溶液中に77分間浸漬
し、染料を吸着させた後、PVAフイルム表面を水で洗浄
し、50℃の熱風で15分乾燥した。
次に該PVAフイルムを熱風下に190℃で一軸方向に2.5
倍乾熱延伸して偏光膜を得た。なお、この偏光膜の総合
延伸倍率は7.5倍である。
こうして得られた偏光膜の両面に、ウレタン系接着剤
を塗布した後、アセテートフイルムを貼り合わせて偏光
板とした。この偏光板について、光線透過率、偏光度及
び耐久性の試験を行なつた。その試験結果を第1表に示
す。なお、耐久性は80℃×90%RH×1000時間放置後の光
線透過率の変化により測定した。
実施例2 実施例1で乾熱延伸の温度を190℃の代わりに140℃と
する以外は実施例1と同様にしてアセテートフイルムを
貼り合わせた偏光板を用意した。実施例1と同様の試験
をし、試験結果を第1表に併記する。
実施例3 実施例1と同様にして水中延伸および染料が吸着され
たフイルムを用意し、これを30℃のホウ酸水溶液(ホウ
酸濃度4重量%)に1分間浸漬し、以後実施例1と同様
にして洗浄、乾燥、乾熱延伸を行なつた後、次に延伸さ
れたフイルムを緊張状態を保つたまま195℃で2分間保
持し、以後、実施例1と同様にしてアセテートフイルム
を貼り合せた偏光板を用意した。実施例1と同様の試験
をし、試験結果を第1表に併記する。
比較例1 実施例1における水中で一軸方向に3倍延伸及び熱風
下で一軸方向に2.5倍の乾熱延伸の代わりに、水中で一
軸方向に2倍延伸及び熱風下で一軸方向に2倍の乾熱延
伸以外は実施例1と同様にしてアセテートフイルムを貼
り合せた偏光板を用意した。実施例1と同様の試験を
し、試験結果を第1表に併記する。なお、この偏光膜の
総合延伸倍率は4倍である。
比較例2 実施例1は水中延伸と乾熱延伸の各々の倍率の積であ
る総合延伸倍率が7.5倍である。そこで実施例1で乾熱
延伸を行なわない代わりに、水中で一軸方向に3倍延伸
の代わりに、水中で一軸方向に7.5倍の延伸を試みたがP
VAフイルムが破断してしまい偏光膜は得られなかつた。
比較例3 実施例1における水中で一軸方向に3倍延伸の代わり
に、水中で一軸方向に4倍延伸し、また乾熱延伸を省略
した以外は実施例1と同様にしてアセテートフイルムを
貼り合わせた偏光板を用意した。実施例1と同様の試験
をし、試験結果を第1表に併記する。
本発明の偏光膜を用いて得られる偏光板は、上記各実
施例及び第1表に記す試験結果から明らかなごとく、良
好な偏光性能及びすぐれた耐久性を有する事実が顕著で
ある。
比較例4 重合度1750、ケン化度99.9%の未延伸PVAフイルム
を、125℃の熱風下で一軸方向に4倍に延伸した。次
に、この乾熱延伸されたフイルムを0.05重量%の住友化
学製二色性染料Direct Sky Blue 6Bを含む60℃の水溶液
中に7分間浸漬して染料を吸着させた後、フイルムの表
面を水で洗浄し、50℃の熱風で15分乾燥して偏光膜を得
た。
こうして得られた偏光膜を用いて、実施例1と同様に
して、偏光板を作成し、偏光度及び耐久性の試験を行な
った。その試験結果を第2表に示す。
比較例5 重合度1750、ケン化度99.9%の未延伸PVAフイルム
を、125℃の熱風下で一軸方向に3倍に延伸した。次
に、この乾熱延伸されたフイルムを0.05重量%の住友化
学製二色性染料Direct Sky Blue 6Bを含む60℃の水溶液
中に7分間浸漬して染料を吸着させた後、さらに、この
水溶液中でフイルムを一軸方向に2倍に延伸した。次
に、フイルムの表面を水で洗浄し、50℃の熱風で15分乾
燥して偏光膜を得た。
こうして得られた偏光膜を用いて、実施例1と同様に
して、偏光板を作成し、偏光度及び耐久性の試験を行な
った。その試験結果を第2表に示す。
比較例6 重合度1750、ケン化度99.9%の未延伸PVAフイルム
を、125℃の熱風下で一軸方向に3倍に延伸した。次
に、この乾熱延伸されたフイルムを0.05重量%の住友化
学製二色性染料Direct Sky Blue 6Bを含む60℃の水溶液
中に7分間浸漬して染料を吸着させた後、さらに、この
水溶液中でフイルムを一軸方向に3倍に延伸した。その
結果、PVAフイルムが破断してしまい、偏光膜は得られ
なかった。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリビニルアルコール系フィルムに、5
    〜60℃の水中で延伸倍率が3〜4倍に延伸する工程と二
    色性染料で染色する工程を含む第一工程、及び80〜22
    5℃の熱風下で延伸倍率が1.1〜5倍に乾熱延伸する第二
    工程とを順次施し、かつ水中延伸倍率と乾熱延伸倍率の
    積である総合延伸倍率が6〜10倍であることを特徴とす
    る偏光膜の製造方法。
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