JP4421096B2 - Ｔダイを使用したビニルアルコール系重合体フィルムの製造法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光フィルムの製造原料として有用で、厚み均一性に優れたビニルアルコール系重合体フィルムを製造するためのＴダイと、これにより得られるビニルアルコール系重合体フィルムを用いて作製した偏光フィルムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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等の小型機器から、近年ではラップトップパソコン、ワープロ、液晶カラープロジェクター、車載用ナビゲーションシステム、液晶テレビ等の広範囲に広がり、従来以上に光学斑が少ない偏光板が求められている。
【０００３】
一般に偏光板は、ビニルアルコール系重合体フィルム（以下、これを「ＰＶＡフィルム」と略記し、また、これの原料であるビニルアルコール系重合体を「ＰＶＡ」と略記することがある）を一軸延伸し、染色することにより製造した偏光フィルムの両面に、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）膜などの保護膜を貼り合わせた構成をしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
偏光板の光学斑を少なくするためには、ＰＶＡフィルムを均一に延伸すること、ムラなく貼り合わせることなど多くの注意点があるが、最も重要な点は偏光フィルムの素材となるＰＶＡフィルムの厚みを均一にすることである。ＰＶＡフィルムの厚みが不均一な場合には、得られる偏光板の光学斑を少なくすることが困難である。
【０００５】
そこで本発明の目的は、特に偏光フィルム用として好適な均一厚みのＰＶＡフィルムを長期にわたって安定して得ることができるＰＶＡフィルムの製造法を提供する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかるＰＶＡフィルムの製造法は、ＰＶＡを含有する製膜原料を、ダイ本体とサイドプレートとその間に配置されて該製膜原料を封止するパッキンとを有するＴダイから吐出することによりＰＶＡフィルムを製造するものであって、前記パッキンの接液部の表面は、融点が１７０℃以上で臨界表面張力が３０μＮ／ｃｍ以下のプラスチックにより形成されている。
【０００７】
以上のＴダイを用いることにより、厚みが均一なＰＶＡフィルムが長期にわたって安定して得られる。
【０００８】
前記パッキンとしては、厚み０．５ｍｍ乃至５ｍｍのフッ素樹脂製のものが用いられ、このパッキンの先端はリップ先端よりも０μｍ乃至５００μｍ突出させることが好ましい。これによれば、より均一厚みのＰＶＡフィルムが得られる。
【０００９】
以上のＴダイは、偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを作製するときに好適に用いられる。また、このＰＶＡフィルムを用いることにより、光学斑の少ない良好な偏光フィルムが得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明にかかるＰＶＡフィルムの製造用Ｔダイを用いたＰＶＡフィルムの製造装置の一例として、含水ＰＶＡ（有機溶剤を含んでいても良い。以下同じ）を溶融して押し出す溶融押出製膜機の要部を示している。この製膜機で用いられるＴダイ１は、ダイ本体１ａが、投入された溶融ＰＶＡを一旦貯めるマニホールド（空洞部）２と細い間隙をもつリップ３とを有する。各部はそれぞれ幅方向Ｗに貫通している。そして、ダイ本体１ａの両側部にそれぞれパッキン８を介してサイドプレート９が組み付けられており、各部の両側部で溶融ＰＶＡを封止している。リップ３の先端のダイ吐出部５から溶融ＰＶＡを吐出する。
パッキン８の接液部とは、パッキン８が溶融ＰＶＡと直接接触するマニホールド２、リップ３内面のリップ面１０、およびダイ吐出部５の各両端部の各部をいう。
【００１１】
このロール製膜機は、図示しない押出機から押し出されてきた溶融ＰＶＡ（製膜原料）をＴダイ１内部のリップ３全長にわたって均一に分配するため、まず、マニホールド２に一旦満たして足並みをそろえ、リップ３内面のリップ面１０を介してダイ吐出部５から定量の溶融ＰＶＡ（製膜原料）を定速で回転する金属ロール６上に押し出し、この金属ロール６の円周面の一部を通過させて、ＰＶＡフィルムを乾燥させる。前記リップ３は例えばフレキシブルリップであり、リップ開度調整ボルト７でリップ開度の微調整を行う。この後、このＰＶＡフィルムは、図示しないフローティングドライヤーや乾燥用金属ロールや検査機などを通過してワインダーに巻き取られる。
【００１２】
この実施形態では、ＰＶＡフィルムを製造するのに、ロール製膜機を用いているが、ベルト製膜機を用いても良い。
【００１３】
本発明においては、ロール製膜機またはベルト製膜機を用いてＰＶＡフィルムを製造する際に、ダイ本体１ａとサイドプレート９の間に配置され、ＰＶＡを含有する製膜原料を封止するパッキン８として、その接液部の表面が融点が１７０℃以上、より好ましくは２００℃以上、特に好ましくは２３０℃以上で、臨界表面張力が３０μＮ／ｃｍ以下、より好ましくは２５μＮ／ｃｍ以下、特に好ましくは２０μＮ／ｃｍ以下のプラスチックが用いられる。
【００１４】
前記接液部の表面におけるプラスチックの融点（以下、Ｔｍと略記することがある）が１７０℃未満の場合には、製膜中にプラスチックが軟化してパッキンの役目を果たさなくなり、ＰＶＡを構成成分とする製膜原料がＴダイのサイドプレートの接合部より漏れ出して、長期間にわたっての安定した製膜ができなくなる。また、接液部の表面におけるプラスチックの臨界表面張力が３０μＮ／ｃｍを超える場合には、パッキンとＰＶＡを構成成分とする製膜原料とのなじみが良くなって、Ｔダイより吐出されるウェブの両端部の形成が安定しないので、両端部の末端近くまで厚みが均一なＰＶＡフィルムは得られず、幅収率が悪化する。なお、プラスチックの融点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）（ＳＳＣ／５２００Ｈ、セイコー電子工業株式会社製）を用いて、窒素気流中、昇温速度１０℃／分で３５０℃まで昇温させ、室温まで急冷後、再度窒素気流中、昇温速度１０℃／分で３５０℃まで昇温させて測定した吸熱ピークトップ温度とした。また、プラスチックの臨界表面張力（以下、γｃと略記することがある）は、Ｗ．Ａ．Ｚｉｓｍａｎの方法により測定した。
【００１５】
以上のような特性を有するプラスチックとしては、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体（Ｔｍ＝２７０℃、γｃ＝１８μＮ／ｃｍ）、ポリテトラフロロエチレン（Ｔｍ＝３２０℃、γｃ＝１９μＮ／ｃｍ）、テトラフロロエチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（Ｔｍ＝３１０℃、γｃ＝１９μＮ／ｃｍ）、ポリメチルペンテン（Ｔｍ＝２３５℃、γｃ＝２４μＮ／ｃｍ）、ポリフッ化ビニリデン（Ｔｍ＝１７０℃、γｃ＝２５μＮ／ｃｍ）、エチレン−テトラフロロエチレン共重合体（Ｔｍ＝２６０℃、γｃ＝２６μＮ／ｃｍ）、ポリフッ化ビニリル（Ｔｍ≧３００℃、γｃ＝２８μＮ／ｃｍ）などが例示される。このうちフッ素樹脂、特にポリテトラフロロエチレンとテトラフロロエチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体が好ましい。
【００１６】
本発明において、Ｔダイを用いることが重要である。Ｉダイや丸ダイでは、厚み均一性に劣るＰＶＡフィルムしか得られない。Ｔダイは、ストレートタイプよりもコートハンガータイプが好ましい。
【００１７】
本発明においては、Ｔダイを組み立てる時に、パッキンの先端をリップ先端よりも０μｍ乃至５００μｍ、より好ましくは０μｍ乃至３００μｍ突出させて組み立てることが好ましい。パッキンの先端をリップ先端よりも５００μｍを超えて突出させた場合や、パッキンの先端よりもリップ先端の方を突出させた場合には、ダイより吐出されるウェブの両端部の末端近くまで厚みが均一なＰＶＡフィルムが得られず、幅収率が悪化する傾向にある。
【００１８】
また、前記パッキンはプラスチック単層であることが特に好ましいが、アルミニウムや銅や真鍮などの金属板に、ＰＶＡを構成成分とする製膜原料と接触するすべての面に、粉体塗装、焼き付け塗装、溶液コーティング、押し出しラミネート、フィルムの接着剤によるラミネートなどの方法により、前記プラスチックをラミネートしたものも使用できる。このとき、ラミネートしたプラスチック層の厚みは、１０μｍ乃至２５０μｍが好ましい。
【００１９】
さらにまた、パッキンの厚み（ラミネートしてある場合はパッキン全体の厚み）は、０．５ｍｍ乃至５ｍｍが好ましく、０．８ｍｍ乃至３ｍｍがより好ましい。パッキンの厚みが０．５ｍｍ未満でも５ｍｍを超えても、ＰＶＡを構成成分とする製膜原料が、Ｔダイのサイドプレートの接合部より漏れ出し、長期間安定した製膜ができなくなる傾向がある。
【００２０】
本発明で用いられるＴダイの接液部の材質は、ステンレス鋼にクロムなどのメッキを施し、メッキ表面の表面粗さが０．３Ｓ以下に研磨されていることが、ＰＶＡフィルムの厚み均一性が得られやすいことから好ましい。
【００２１】
ここで、表面粗さの単位「Ｓ」とは、表面の凹凸の程度を示すもので、その表面粗さを最大高さで表示したものである。最大高さ（Ｒmax ）とは、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準じ、対象物の断面曲線から基準長さだけ抜き取った部分の平均線に平行な最も高い山と最も深い谷に接する２直線間の間隔をマイクロメーター（μｍ）単位で表したものをいう。前記表面粗さ０．３Ｓとは、最大高さが０．３μｍである。
【００２２】
また、リップのメッキ表面の真直度は、全幅で５０μｍ以下とし、かつ、２００ｍｍ離れた二点間で１０μｍ以下の精度に仕上げることがＰＶＡフィルムの厚み均一性が得られやすいことから好ましい。
【００２３】
本発明に用いられるＰＶＡは、ビニルエステル系モノマーを重合して得られたポリビニルエステルをけん化することにより製造される。例えば、ＰＶＡを不飽和カルボン酸またはその誘導体、不飽和スルホン酸またはその誘導体、炭素数２乃至３０のα−オレフィンなどをグラフト共重合した変性ＰＶＡや、ビニルエステルと不飽和カルボン酸またはその誘導体、不飽和スルホン酸またはその誘導体、炭素数２乃至３０のα−オレフィンなどを共重合した変性ポリビニルエステルをけん化することにより製造される変性ＰＶＡや、未変性または変性ＰＶＡをホルマリン、ブチルアルデヒド、ベンツアルデヒドなどのアルデヒド類で水酸基の一部を架橋したいわゆるポリビニルアセタール樹脂などが用いられる。
【００２４】
前記ビニルエステル系モノマーとしては、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニルなどが例示され、これらの１種または２種以上を使用することができる。
【００２５】
変性ＰＶＡに使用されるコモノマーは、主として変性を目的に共重合させるもので、本発明の趣旨を損なわない範囲で使用される。このようなコモノマーとして、例えば、オレフィン類、アクリル酸、その塩、そのエステル、およびその誘導体、メタクリル酸、その塩、そのエステル、およびその誘導体、マレイン酸、その塩、そのエステル、およびその誘導体、イタコン酸、その塩、そのエステル、およびその誘導体、アクリルアミド誘導体、メタクリルアミド誘導体、Ｎ−ビニルアミド類、ビニルエーテル類、ニトリル類、ハロゲン化ビニル類、アリル化合物、ビニルシリル化合物、酢酸イソプロペニルなどが挙げられ、これらの１種または２種以上を使用することができる。
【００２６】
変性ＰＶＡを用いる場合は、変性量は１５モル％以下が好ましく、５モル％以下がより好ましい。またコモノマーとしては、α−オレフィンが好ましく、特にエチレンが好ましい。
【００２７】
ＰＶＡのけん化度は、得られる偏光フィルムの偏光性能と耐久性の点から９５モル％以上が好ましく、９９．５モル％以上がより好ましく、特に９９．９モル％以上が最も好ましい。
【００２８】
前記けん化度とは、けん化によりビニルアルコール単位に変換され得る単位の中で、実際にビニルアルコール単位にけん化されている単位の割合を示したものである。なお、ＰＶＡのけん化度は、ＪＩＳ記載の方法により測定を行った。
【００２９】
ＰＶＡの重合度は、得られる偏光フィルムの偏光性能と耐久性の点から１０００以上が好ましく、２５００以上がより好ましく、特に３５００以上が最も好ましい。ＰＶＡ重合度の上限は８０００以下が好ましく、６０００以下がより好ましい。
【００３０】
前記ＰＶＡの重合度（Ｐo ）は、ＪＩＳ Ｋ ６７２６に準じて測定される。すなわちＰＶＡを再けん化し、精製した後、３０℃の水中で測定した極限粘度［η］（単位：デシリットル／ｇ）から次式により求められる。
Ｐo ＝（［η］×１０3 ／８．２９）(1/0.62)
【００３１】
以上のＰＶＡを使用してＰＶＡフィルムを製造する方法としては、上述した含水ＰＶＡを押出機で溶融混練して押出す溶融押出製膜法のほか、例えば、ＰＶＡを溶剤に溶解したＰＶＡ溶液を使用して流延させる流延製膜法、湿式製膜法（貧溶媒中への吐出）、ゲル製膜法（ＰＶＡ水溶液を一旦冷却ゲル化した後、溶媒を抽出除去し、ＰＶＡフィルムを得る方法）、および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。これらのなかでも流延製膜法および溶融押出製膜法が、透明性の高い良好なフィルムが得られることから好ましい。
【００３２】
ＰＶＡフィルムを製造する際に使用されるＰＶＡを溶解する溶剤としては、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、ジグリセリン、水などが挙げられ、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。これらのなかでも、ジメチルスルホキシド、水、またはグリセリンと水の混合溶媒が好適に使用される。
【００３３】
ＰＶＡ溶液または含水ＰＶＡには、必要に応じて可塑剤、界面活性剤、二色性染料などを含有させても良い。
【００３４】
ＰＶＡフィルムを製造する際に可塑剤として、多価アルコールを添加することが好ましい。多価アルコールとしては、例えば、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、ジグリセリン、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。これらのなかでも延伸性向上効果から、ジグリセリンやエチレングリコールやグリセリンが好適に使用される。
【００３５】
多価アルコールの添加量としては、ＰＶＡ１００重量部に対し１重量部乃至３０重量部が好ましく、特に５重量部乃至２０重量部が最も好ましい。１重量部未満では、染色性や延伸性が低下する場合があり、一方、３０重量部を超えると、ＰＶＡフィルムが柔軟になりすぎて、取り扱い性が低下する場合がある。
【００３６】
また、ＰＶＡフィルムを製造する際には、界面活性剤を添加することが好ましい。界面活性剤の種類としては特に限定はないが、アニオン性またはノニオン性の界面活性剤が好ましい。アニオン性界面活性剤としては、カルボン酸型、硫酸エステル型、スルホン酸型が好適である。ノニオン性界面活性剤としては、アルキルエーテル型、アルキルエステル型、アルキルアミド型、ポリプロピレングリコールエーテル型、アルカノールアミド型、アリルフェニルエーテル型が好適である。これらの界面活性剤の１種または２種以上の組み合わせで使用することができる。
【００３７】
界面活性剤の添加量としては、ＰＶＡ１００重量部に対して０．０１重量部乃至１重量部が好ましく、０．０５重量部乃至０．３重量部が最も好ましい。０．０１重量部未満では延伸性向上や染色性向上の効果が現れにくく、１重量部を超えると、ＰＶＡフィルムの表面に溶出してブロッキングの発生原因になり、取り扱い性が低下する場合がある。
【００３８】
ＰＶＡ溶液または溶融ＰＶＡ（製膜原料）を乾燥させるためのロール製膜機の金属ロールやベルト製膜機のベルトは、スチーム・熱媒・温水・電気ヒーターなどにより加熱する。また、温風や冷風などをＰＶＡフィルムに吹き付けたり、ＰＶＡフィルム周囲の空気や蒸気などを吸引するなどの手段を用いても良い。
【００３９】
製膜原料が吐出される金属ロールまたはベルトの温度は、５０乃至１１０℃であることが好ましく、６０乃至１０５℃がより好ましく、７０乃至１００℃がさらに好ましい。金属ロールまたはベルトの温度が５０℃より低いと、吐出された製膜原料の乾燥が不均一になる場合があり、１１０℃より高いと製膜原料が発泡する場合があるため、厚み均一性に優れたＰＶＡフィルムを得ることが困難となる場合がある。
【００４０】
前記金属ロールは、ニッケル・クロム・酸化クロム・亜鉛・錫などをメッキしてあることが好ましい。また、金属ロールの金属表面またはメッキ表面の表面粗さは、３Ｓ以下が好ましく、特に０．５Ｓ以下が最も好ましい。平滑性が３Ｓを超える場合には、厚み均一性に優れたＰＶＡフィルムを得ることが困難になる場合がある。
【００４１】
前記製膜原料が金属ロールまたはベルトに吐出された後には、複数の金属ロールで乾燥させ、もしくはテンター式やフリー方式のフローティングドライヤーなどの乾燥装置で乾燥させ、または乾燥炉中に設置された複数のロールを通過させて乾燥させるようにしても良い。これらの装置に付随するロールは、変減速機やインバータ制御などにより独立して速度調節できるものが好ましい。また、ＰＶＡフィルムを巻き取る前の工程には、調湿機や検査機などを設置しても良い。
【００４２】
本発明のＰＶＡフィルムから偏光フィルムを製造するには、例えばＰＶＡフィルムを染色、一軸延伸、固定処理、および乾燥処理、さらに必要に応じて熱処理を行えば良い。各工程の順序は特に限定はなく、また染色と一軸延伸など二つの工程を同時に実施しても構わない。また、各工程を複数回繰り返しても良い。
【００４３】
染色は、一軸延伸前、一軸延伸時、一軸延伸後のいずれでも可能である。染色に用いる染料としては、ヨウ素−ヨウ化カリウム；ダイレクトブラック １７、１９、１５４；ダイレクトブラウン ４４、１０６、１９５、２１０、２２３；ダイレクトレッド ２、２３、２８、３１、３７、３９、７９、８１、２４０、２４２、２４７；ダイレクトブルー １、１５、２２、７８、９０、９８、１５１、１６８、２０２、２３６、２４９、２７０；ダイレクトバイオレット ９、１２、５１、９８；ダイレクトグリーン １、８５；ダイレクトイエロー ８、１２、４４、８６、８７；ダイレクトオレンジ ２６、３９、１０６、１０７などの二色性染料などが、１種または２種以上の混合物で使用できる。通常、染色は、ＰＶＡフィルムを上記染料を含有する溶液中に浸漬させることにより行うことが一般的であるが、ＰＶＡフィルムに塗工したり、ＰＶＡフィルムに混ぜて製膜するなど、その処理条件や処理方法は特に制限されるものではない。
【００４４】
前記一軸延伸は、湿式延伸法または乾熱延伸法が使用でき、温水中（前記染料を含有する溶液中や後記固定処理浴中でも良い）または吸水後のＰＶＡフィルムを用いて空気中で行うことができる。延伸温度は特に限定されないが、ＰＶＡフィルムを温水中で延伸（湿式延伸）する場合は３０℃乃至９０℃が、また乾熱延伸する場合は５０℃乃至１８０℃が好適である。また一軸延伸の延伸倍率（多段の一軸延伸の場合には合計の延伸倍率）は、得られる偏光フィルムの偏光性能の点から４倍以上が好ましく、特に５倍以上が最も好ましい。延伸倍率の上限は特に制限はないが、８倍以下であると均一な延伸が得られやすいので好ましい。延伸後のフィルムの厚みは、３μｍ乃至７５μｍが好ましく、５μｍ乃至５０μｍがより好ましい。
【００４５】
延伸フィルムへの上記染料の吸着を強固にすることを目的に、固定処理を行うことが多い。固定処理に使用する処理浴には、通常、ホウ酸および／またはホウ素化合物が添加される。また、必要に応じて処理浴中にヨウ素化合物を添加しても良い。
【００４６】
前記延伸フィルムの乾燥処理（熱処理）は、３０℃乃至１５０℃で行うのが好ましく、５０℃乃至１５０℃で行うのがより好ましい。
【００４７】
以上のようにして得られた偏光フィルムは、通常、その両面または片面に、光学的に透明で、かつ機械的強度を有した保護膜を貼り合わせて偏光板として使用される。保護膜としては、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）フィルム、酢酸・酪酸セルロース（ＣＡＢ）フィルム、アクリル系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、ポリオレフィン系フィルム、ポリエステル系フィルムなどが使用される。また、貼り合わせのための接着剤としては、ＰＶＡ系の接着剤やウレタン系の接着剤などを挙げることができるが、ＰＶＡ系の接着剤が好適である。
【００４８】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
実施例１
厚みが１ｍｍのテトラフロロエチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（Ｔｍ＝３１０℃、γｃ＝１９μＮ／ｃｍ）をパッキンとして用いた。そして、このパッキンをＴダイの本体とサイドプレートの間に、パッキンの先端がリップ先端よりも１００μｍ突出するように挟み込んでＴダイを組み立て、ロール製膜機に組み付けた。このとき、Ｔダイとしてはフレキシブルリップダイを用いた。このダイのリップには表面粗さ０．１Ｓのハードクロムメッキが施されており、そのリップ面の真直度は全幅で４０μｍ、２００ｍｍ離れた二点間で８μｍとされている。また、前記製膜機のロールとして、表面粗さが０．３Ｓの金属ロールを用い、これを９０℃に加熱した。
【００４９】
そして、けん化度９９．９モル％で重合度１７５０のＰＶＡ１００重量部に対し、グリセリン１０重量部を含有するＰＶＡ濃度が１５重量％の水溶液を、前記製膜機を用いて流延製膜し、９０℃の熱風で乾燥させ、その後１５本の加熱金属ロールでＰＶＡフィルムの表裏を交互に乾燥させて、厚さ７５μｍの偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。このＰＶＡフィルムは、連続１０日間運転しても表面が平滑で厚み斑は見られなかった。
【００５０】
前記ＰＶＡフィルムを予備膨潤、染色、一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順に処理して偏光フィルムを作製した。すなわち、前記ＰＶＡフィルムを３０℃の水中に５分間浸漬させて予備膨潤し、ヨウ素濃度０．４ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸漬させた。続いて、ホウ酸濃度４％の４０℃の水溶液中で５．５倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬させて固定処理を行った。この後延伸フィルムを取り出し、定長下、４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。
【００５１】
得られた偏光フィルムの厚みは２２μｍであり、色斑は無かった。また、得られた偏光フィルムの５０ｃｍ四方を、クロスニコル状態の２枚の偏光板の間に４５°の角度で挟んで透過光を観察した結果、異常は見られなかった。
【００５２】
実施例２
厚みが２ｍｍのポリテトラフロロエチレン（Ｔｍ＝３２０℃、γｃ＝１９μＮ／ｃｍ）をパッキンとして用いた。そして、このパッキンをＴダイの本体とサイドプレートの間に、パッキンの先端がリップ先端よりも３００μｍ突出するように挟み込んでＴダイを組み立て、ロール製膜機に組み付けた。このとき、Ｔダイとしてはフレキシブルリップダイを用いた。このダイのリップには表面粗さ０．１Ｓのハードクロムメッキが施されており、そのリップ面の真直度は全幅で４０μｍ、２００ｍｍ離れた二点間で８μｍとされている。また、前記製膜機のロールとして、表面粗さが０．３Ｓの金属ロールを用い、これを９０℃に加熱した。
【００５３】
そして、けん化度９９．９モル％で重合度４０００のＰＶＡ１００重量部と、グリセリン１０重量部および水１１０重量部を押出機で溶融混練させて溶融押出製膜し、９０℃の熱風で乾燥させ、その後１５本の加熱金属ロールでＰＶＡフィルムの表裏を交互に乾燥させて、厚さ７５μｍの偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。このＰＶＡフィルムは、連続１０日間運転しても表面が平滑で、厚み斑は見られなかった。
【００５４】
前記ＰＶＡフィルムを予備膨潤、染色、一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順に処理して偏光フィルムを作製した。すなわち、前記ＰＶＡフィルムを３０℃の水中に５分間浸漬させて予備膨潤し、ヨウ素濃度０．４ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸漬させた。続いて、ホウ酸濃度４％の４０℃の水溶液中で５．６倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬させて固定処理を行った。この後延伸フィルムを取り出し、定長下、４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。
【００５５】
得られた偏光フィルムの厚みは２２μｍであり、色斑は無かった。また、得られた偏光フィルムの５０ｃｍ四方を、クロスニコル状態の２枚の偏光板の間に４５°の角度で挟んで透過光を観察した結果、異常は見られなかった。
【００５６】
実施例３
実施例２において、前記パッキンをポリメチルペンテン（Ｔｍ＝２３５℃、γｃ＝２４μＮ／ｃｍ）とした以外は、実施例２と同様にして、偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。このＰＶＡフィルムには、連続１０日間運転後にフィルム幅方向の両端部付近にわずかな厚み斑が見られた。
【００５７】
実施例２と同様にして偏光フィルムを作製した。この偏光フィルムの５０ｃｍ四方をクロスニコル状態の２枚の偏光板の間に４５°の角度で挟んで透過光を観察すると、薄い不定形の斑がわずかに観察されたが、ＬＣＤ用途には使用可能なレベルであった。
【００５８】
実施例４
実施例２において、前記パッキンの厚みを０．０５ｍｍとした以外は、実施例２と同様にして、偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。この場合は、運転に伴いサイドプレートの接合部より樹脂が少し漏れ出し、連続１０日間運転後のＰＶＡフィルムにはフィルム幅方向の両端部付近にわずかな厚み斑が見られた。
【００５９】
実施例２と同様にして偏光フィルムを作製した。この偏光フィルムの５０ｃｍ四方をクロスニコル状態の２枚の偏光板の間に４５°の角度で挟んで透過光を観察すると、薄い不定形の斑がわずかに観察されたが、ＬＣＤ用途には使用可能なレベルであった。
【００６０】
実施例５
実施例１において、前記リップの先端をパッキンより２ｍｍ突出させた以外は、実施例１と同様にして、偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。このＰＶＡフィルムには、連続１０日間運転後にフィルム幅方向の両端部付近に厚み斑が見られたので、これを除去した結果、幅収率が若干悪化した。
【００６１】
実施例１と同様にして偏光フィルムを作製した。この偏光フィルムの５０ｃｍ四方をクロスニコル状態の２枚の偏光板の間に４５°の角度で挟んで透過光を観察すると、薄い不定形の斑がわずかに観察されたが、ＬＣＤ用途には使用可能なレベルであった。
【００６２】
比較例１
実施例１において、前記パッキンをポリエチレンテレフタレート（Ｔｍ＝２６０℃、γｃ＝４３μＮ／ｃｍ）とした以外は、実施例１と同様にして、偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。このＰＶＡフィルムには、連続１０日間運転後にフィルム幅方向の両端部付近に大きな厚み斑が見られた。
【００６３】
そして、前記フィルム幅方向の両端部付近の厚み斑の大きい部分を除去してから、実施例１と同様にして偏光フィルムを作製した。この偏光フィルムの５０ｃｍ四方をクロスニコル状態の２枚の偏光板の間に４５°の角度で挟んで透過光を観察すると、不定形の大きな斑が観察されて、ＬＣＤ用途には使用できなかった。
【００６４】
比較例２
実施例２において、前記パッキンをポリプロピレン（Ｔｍ＝１６０℃、γｃ＝２３μＮ／ｃｍ）とした以外は、実施例２と同様にして、偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。この場合、運転初期は良好なＰＶＡフィルムが得られたが、すぐにサイドプレートとの間から製膜原料が漏れ出し、運転を停止せざるを得なかった。
【００６５】
比較例３
実施例１において、前記パッキンをアルミニウム板としたＩダイに変更した以外は、実施例１と同様にして、偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。このＰＶＡフィルムには、連続１０日間運転後にフィルム幅方向の両端部付近に大きな厚み斑が見られた。
【００６６】
そして、前記フィルム幅方向の両端部付近の厚み斑の大きい部分を除去してから、実施例１と同様にして偏光フィルムを作製した。この偏光フィルムの５０ｃｍ四方をクロスニコル状態の２枚の偏光板の間に４５°の角度で挟んで透過光を観察すると、不定形の大きな斑が観察されて、ＬＣＤ用途には使用できなかった。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、偏光フィルム用として好適な均一厚みのＰＶＡフィルムを長期にわたって安定して得ることができる。また、このＰＶＡフィルムを用いて光学斑が少ない偏光フィルムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるＰＶＡフィルムの製造用Ｔダイを用いたロール製膜機の要部を示す構成図である。
【符号の説明】
１…Ｔダイ、１ａ…ダイ本体、２…マニホールド、３…リップ、４…溶融ＰＶＡ（製膜原料）、５…ダイ吐出部、６…金属ロール、７…リップ開度調整ボルト、８…パッキン、９…サイドプレート、１０…リップ面、Ｗ…ダイの幅。
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光フィルムの製造原料として有用で、厚み均一性に優れたビニルアルコール系重合体フィルムを製造するためのＴダイと、これにより得られるビニルアルコール系重合体フィルムを用いて作製した偏光フィルムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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等の小型機器から、近年ではラップトップパソコン、ワープロ、液晶カラープロジェクター、車載用ナビゲーションシステム、液晶テレビ等の広範囲に広がり、従来以上に光学斑が少ない偏光板が求められている。
【０００３】
一般に偏光板は、ビニルアルコール系重合体フィルム（以下、これを「ＰＶＡフィルム」と略記し、また、これの原料であるビニルアルコール系重合体を「ＰＶＡ」と略記することがある）を一軸延伸し、染色することにより製造した偏光フィルムの両面に、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）膜などの保護膜を貼り合わせた構成をしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
偏光板の光学斑を少なくするためには、ＰＶＡフィルムを均一に延伸すること、ムラなく貼り合わせることなど多くの注意点があるが、最も重要な点は偏光フィルムの素材となるＰＶＡフィルムの厚みを均一にすることである。ＰＶＡフィルムの厚みが不均一な場合には、得られる偏光板の光学斑を少なくすることが困難である。
【０００５】
そこで本発明の目的は、特に偏光フィルム用として好適な均一厚みのＰＶＡフィルムを長期にわたって安定して得ることができるＰＶＡフィルムの製造法を提供する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかるＰＶＡフィルムの製造法は、ＰＶＡを含有する製膜原料を、ダイ本体とサイドプレートとその間に配置されて該製膜原料を封止するパッキンとを有するＴダイから吐出することによりＰＶＡフィルムを製造するものであって、前記パッキンの接液部の表面は、融点が１７０℃以上で臨界表面張力が３０μＮ／ｃｍ以下のプラスチックにより形成されている。
【０００７】
以上のＴダイを用いることにより、厚みが均一なＰＶＡフィルムが長期にわたって安定して得られる。
【０００８】
前記パッキンとしては、厚み０．５ｍｍ乃至５ｍｍのフッ素樹脂製のものが用いられ、このパッキンの先端はリップ先端よりも０μｍ乃至５００μｍ突出させることが好ましい。これによれば、より均一厚みのＰＶＡフィルムが得られる。
【０００９】
以上のＴダイは、偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを作製するときに好適に用いられる。また、このＰＶＡフィルムを用いることにより、光学斑の少ない良好な偏光フィルムが得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明にかかるＰＶＡフィルムの製造用Ｔダイを用いたＰＶＡフィルムの製造装置の一例として、含水ＰＶＡ（有機溶剤を含んでいても良い。以下同じ）を溶融して押し出す溶融押出製膜機の要部を示している。この製膜機で用いられるＴダイ１は、ダイ本体１ａが、投入された溶融ＰＶＡを一旦貯めるマニホールド（空洞部）２と細い間隙をもつリップ３とを有する。各部はそれぞれ幅方向Ｗに貫通している。そして、ダイ本体１ａの両側部にそれぞれパッキン８を介してサイドプレート９が組み付けられており、各部の両側部で溶融ＰＶＡを封止している。リップ３の先端のダイ吐出部５から溶融ＰＶＡを吐出する。
パッキン８の接液部とは、パッキン８が溶融ＰＶＡと直接接触するマニホールド２、リップ３内面のリップ面１０、およびダイ吐出部５の各両端部の各部をいう。
【００１１】
このロール製膜機は、図示しない押出機から押し出されてきた溶融ＰＶＡ（製膜原料）をＴダイ１内部のリップ３全長にわたって均一に分配するため、まず、マニホールド２に一旦満たして足並みをそろえ、リップ３内面のリップ面１０を介してダイ吐出部５から定量の溶融ＰＶＡ（製膜原料）を定速で回転する金属ロール６上に押し出し、この金属ロール６の円周面の一部を通過させて、ＰＶＡフィルムを乾燥させる。前記リップ３は例えばフレキシブルリップであり、リップ開度調整ボルト７でリップ開度の微調整を行う。この後、このＰＶＡフィルムは、図示しないフローティングドライヤーや乾燥用金属ロールや検査機などを通過してワインダーに巻き取られる。
【００１２】
この実施形態では、ＰＶＡフィルムを製造するのに、ロール製膜機を用いているが、ベルト製膜機を用いても良い。
【００１３】
本発明においては、ロール製膜機またはベルト製膜機を用いてＰＶＡフィルムを製造する際に、ダイ本体１ａとサイドプレート９の間に配置され、ＰＶＡを含有する製膜原料を封止するパッキン８として、その接液部の表面が融点が１７０℃以上、より好ましくは２００℃以上、特に好ましくは２３０℃以上で、臨界表面張力が３０μＮ／ｃｍ以下、より好ましくは２５μＮ／ｃｍ以下、特に好ましくは２０μＮ／ｃｍ以下のプラスチックが用いられる。
【００１４】
前記接液部の表面におけるプラスチックの融点（以下、Ｔｍと略記することがある）が１７０℃未満の場合には、製膜中にプラスチックが軟化してパッキンの役目を果たさなくなり、ＰＶＡを構成成分とする製膜原料がＴダイのサイドプレートの接合部より漏れ出して、長期間にわたっての安定した製膜ができなくなる。また、接液部の表面におけるプラスチックの臨界表面張力が３０μＮ／ｃｍを超える場合には、パッキンとＰＶＡを構成成分とする製膜原料とのなじみが良くなって、Ｔダイより吐出されるウェブの両端部の形成が安定しないので、両端部の末端近くまで厚みが均一なＰＶＡフィルムは得られず、幅収率が悪化する。なお、プラスチックの融点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）（ＳＳＣ／５２００Ｈ、セイコー電子工業株式会社製）を用いて、窒素気流中、昇温速度１０℃／分で３５０℃まで昇温させ、室温まで急冷後、再度窒素気流中、昇温速度１０℃／分で３５０℃まで昇温させて測定した吸熱ピークトップ温度とした。また、プラスチックの臨界表面張力（以下、γｃと略記することがある）は、Ｗ．Ａ．Ｚｉｓｍａｎの方法により測定した。
【００１５】
以上のような特性を有するプラスチックとしては、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体（Ｔｍ＝２７０℃、γｃ＝１８μＮ／ｃｍ）、ポリテトラフロロエチレン（Ｔｍ＝３２０℃、γｃ＝１９μＮ／ｃｍ）、テトラフロロエチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（Ｔｍ＝３１０℃、γｃ＝１９μＮ／ｃｍ）、ポリメチルペンテン（Ｔｍ＝２３５℃、γｃ＝２４μＮ／ｃｍ）、ポリフッ化ビニリデン（Ｔｍ＝１７０℃、γｃ＝２５μＮ／ｃｍ）、エチレン−テトラフロロエチレン共重合体（Ｔｍ＝２６０℃、γｃ＝２６μＮ／ｃｍ）、ポリフッ化ビニリル（Ｔｍ≧３００℃、γｃ＝２８μＮ／ｃｍ）などが例示される。このうちフッ素樹脂、特にポリテトラフロロエチレンとテトラフロロエチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体が好ましい。
【００１６】
本発明において、Ｔダイを用いることが重要である。Ｉダイや丸ダイでは、厚み均一性に劣るＰＶＡフィルムしか得られない。Ｔダイは、ストレートタイプよりもコートハンガータイプが好ましい。
【００１７】
本発明においては、Ｔダイを組み立てる時に、パッキンの先端をリップ先端よりも０μｍ乃至５００μｍ、より好ましくは０μｍ乃至３００μｍ突出させて組み立てることが好ましい。パッキンの先端をリップ先端よりも５００μｍを超えて突出させた場合や、パッキンの先端よりもリップ先端の方を突出させた場合には、ダイより吐出されるウェブの両端部の末端近くまで厚みが均一なＰＶＡフィルムが得られず、幅収率が悪化する傾向にある。
【００１８】
また、前記パッキンはプラスチック単層であることが特に好ましいが、アルミニウムや銅や真鍮などの金属板に、ＰＶＡを構成成分とする製膜原料と接触するすべての面に、粉体塗装、焼き付け塗装、溶液コーティング、押し出しラミネート、フィルムの接着剤によるラミネートなどの方法により、前記プラスチックをラミネートしたものも使用できる。このとき、ラミネートしたプラスチック層の厚みは、１０μｍ乃至２５０μｍが好ましい。
【００１９】
さらにまた、パッキンの厚み（ラミネートしてある場合はパッキン全体の厚み）は、０．５ｍｍ乃至５ｍｍが好ましく、０．８ｍｍ乃至３ｍｍがより好ましい。パッキンの厚みが０．５ｍｍ未満でも５ｍｍを超えても、ＰＶＡを構成成分とする製膜原料が、Ｔダイのサイドプレートの接合部より漏れ出し、長期間安定した製膜ができなくなる傾向がある。
【００２０】
本発明で用いられるＴダイの接液部の材質は、ステンレス鋼にクロムなどのメッキを施し、メッキ表面の表面粗さが０．３Ｓ以下に研磨されていることが、ＰＶＡフィルムの厚み均一性が得られやすいことから好ましい。
【００２１】
ここで、表面粗さの単位「Ｓ」とは、表面の凹凸の程度を示すもので、その表面粗さを最大高さで表示したものである。最大高さ（Ｒmax ）とは、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準じ、対象物の断面曲線から基準長さだけ抜き取った部分の平均線に平行な最も高い山と最も深い谷に接する２直線間の間隔をマイクロメーター（μｍ）単位で表したものをいう。前記表面粗さ０．３Ｓとは、最大高さが０．３μｍである。
【００２２】
また、リップのメッキ表面の真直度は、全幅で５０μｍ以下とし、かつ、２００ｍｍ離れた二点間で１０μｍ以下の精度に仕上げることがＰＶＡフィルムの厚み均一性が得られやすいことから好ましい。
【００２３】
本発明に用いられるＰＶＡは、ビニルエステル系モノマーを重合して得られたポリビニルエステルをけん化することにより製造される。例えば、ＰＶＡを不飽和カルボン酸またはその誘導体、不飽和スルホン酸またはその誘導体、炭素数２乃至３０のα−オレフィンなどをグラフト共重合した変性ＰＶＡや、ビニルエステルと不飽和カルボン酸またはその誘導体、不飽和スルホン酸またはその誘導体、炭素数２乃至３０のα−オレフィンなどを共重合した変性ポリビニルエステルをけん化することにより製造される変性ＰＶＡや、未変性または変性ＰＶＡをホルマリン、ブチルアルデヒド、ベンツアルデヒドなどのアルデヒド類で水酸基の一部を架橋したいわゆるポリビニルアセタール樹脂などが用いられる。
【００２４】
前記ビニルエステル系モノマーとしては、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニルなどが例示され、これらの１種または２種以上を使用することができる。
【００２５】
変性ＰＶＡに使用されるコモノマーは、主として変性を目的に共重合させるもので、本発明の趣旨を損なわない範囲で使用される。このようなコモノマーとして、例えば、オレフィン類、アクリル酸、その塩、そのエステル、およびその誘導体、メタクリル酸、その塩、そのエステル、およびその誘導体、マレイン酸、その塩、そのエステル、およびその誘導体、イタコン酸、その塩、そのエステル、およびその誘導体、アクリルアミド誘導体、メタクリルアミド誘導体、Ｎ−ビニルアミド類、ビニルエーテル類、ニトリル類、ハロゲン化ビニル類、アリル化合物、ビニルシリル化合物、酢酸イソプロペニルなどが挙げられ、これらの１種または２種以上を使用することができる。
【００２６】
変性ＰＶＡを用いる場合は、変性量は１５モル％以下が好ましく、５モル％以下がより好ましい。またコモノマーとしては、α−オレフィンが好ましく、特にエチレンが好ましい。
【００２７】
ＰＶＡのけん化度は、得られる偏光フィルムの偏光性能と耐久性の点から９５モル％以上が好ましく、９９．５モル％以上がより好ましく、特に９９．９モル％以上が最も好ましい。
【００２８】
前記けん化度とは、けん化によりビニルアルコール単位に変換され得る単位の中で、実際にビニルアルコール単位にけん化されている単位の割合を示したものである。なお、ＰＶＡのけん化度は、ＪＩＳ記載の方法により測定を行った。
【００２９】
ＰＶＡの重合度は、得られる偏光フィルムの偏光性能と耐久性の点から１０００以上が好ましく、２５００以上がより好ましく、特に３５００以上が最も好ましい。ＰＶＡ重合度の上限は８０００以下が好ましく、６０００以下がより好ましい。
【００３０】
前記ＰＶＡの重合度（Ｐo ）は、ＪＩＳ Ｋ ６７２６に準じて測定される。すなわちＰＶＡを再けん化し、精製した後、３０℃の水中で測定した極限粘度［η］（単位：デシリットル／ｇ）から次式により求められる。
Ｐo ＝（［η］×１０3 ／８．２９）(1/0.62)
【００３１】
以上のＰＶＡを使用してＰＶＡフィルムを製造する方法としては、上述した含水ＰＶＡを押出機で溶融混練して押出す溶融押出製膜法のほか、例えば、ＰＶＡを溶剤に溶解したＰＶＡ溶液を使用して流延させる流延製膜法、湿式製膜法（貧溶媒中への吐出）、ゲル製膜法（ＰＶＡ水溶液を一旦冷却ゲル化した後、溶媒を抽出除去し、ＰＶＡフィルムを得る方法）、および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。これらのなかでも流延製膜法および溶融押出製膜法が、透明性の高い良好なフィルムが得られることから好ましい。
【００３２】
ＰＶＡフィルムを製造する際に使用されるＰＶＡを溶解する溶剤としては、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、ジグリセリン、水などが挙げられ、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。これらのなかでも、ジメチルスルホキシド、水、またはグリセリンと水の混合溶媒が好適に使用される。
【００３３】
ＰＶＡ溶液または含水ＰＶＡには、必要に応じて可塑剤、界面活性剤、二色性染料などを含有させても良い。
【００３４】
ＰＶＡフィルムを製造する際に可塑剤として、多価アルコールを添加することが好ましい。多価アルコールとしては、例えば、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、ジグリセリン、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。これらのなかでも延伸性向上効果から、ジグリセリンやエチレングリコールやグリセリンが好適に使用される。
【００３５】
多価アルコールの添加量としては、ＰＶＡ１００重量部に対し１重量部乃至３０重量部が好ましく、特に５重量部乃至２０重量部が最も好ましい。１重量部未満では、染色性や延伸性が低下する場合があり、一方、３０重量部を超えると、ＰＶＡフィルムが柔軟になりすぎて、取り扱い性が低下する場合がある。
【００３６】
また、ＰＶＡフィルムを製造する際には、界面活性剤を添加することが好ましい。界面活性剤の種類としては特に限定はないが、アニオン性またはノニオン性の界面活性剤が好ましい。アニオン性界面活性剤としては、カルボン酸型、硫酸エステル型、スルホン酸型が好適である。ノニオン性界面活性剤としては、アルキルエーテル型、アルキルエステル型、アルキルアミド型、ポリプロピレングリコールエーテル型、アルカノールアミド型、アリルフェニルエーテル型が好適である。これらの界面活性剤の１種または２種以上の組み合わせで使用することができる。
【００３７】
界面活性剤の添加量としては、ＰＶＡ１００重量部に対して０．０１重量部乃至１重量部が好ましく、０．０５重量部乃至０．３重量部が最も好ましい。０．０１重量部未満では延伸性向上や染色性向上の効果が現れにくく、１重量部を超えると、ＰＶＡフィルムの表面に溶出してブロッキングの発生原因になり、取り扱い性が低下する場合がある。
【００３８】
ＰＶＡ溶液または溶融ＰＶＡ（製膜原料）を乾燥させるためのロール製膜機の金属ロールやベルト製膜機のベルトは、スチーム・熱媒・温水・電気ヒーターなどにより加熱する。また、温風や冷風などをＰＶＡフィルムに吹き付けたり、ＰＶＡフィルム周囲の空気や蒸気などを吸引するなどの手段を用いても良い。
【００３９】
製膜原料が吐出される金属ロールまたはベルトの温度は、５０乃至１１０℃であることが好ましく、６０乃至１０５℃がより好ましく、７０乃至１００℃がさらに好ましい。金属ロールまたはベルトの温度が５０℃より低いと、吐出された製膜原料の乾燥が不均一になる場合があり、１１０℃より高いと製膜原料が発泡する場合があるため、厚み均一性に優れたＰＶＡフィルムを得ることが困難となる場合がある。
【００４０】
前記金属ロールは、ニッケル・クロム・酸化クロム・亜鉛・錫などをメッキしてあることが好ましい。また、金属ロールの金属表面またはメッキ表面の表面粗さは、３Ｓ以下が好ましく、特に０．５Ｓ以下が最も好ましい。平滑性が３Ｓを超える場合には、厚み均一性に優れたＰＶＡフィルムを得ることが困難になる場合がある。
【００４１】
前記製膜原料が金属ロールまたはベルトに吐出された後には、複数の金属ロールで乾燥させ、もしくはテンター式やフリー方式のフローティングドライヤーなどの乾燥装置で乾燥させ、または乾燥炉中に設置された複数のロールを通過させて乾燥させるようにしても良い。これらの装置に付随するロールは、変減速機やインバータ制御などにより独立して速度調節できるものが好ましい。また、ＰＶＡフィルムを巻き取る前の工程には、調湿機や検査機などを設置しても良い。
【００４２】
本発明のＰＶＡフィルムから偏光フィルムを製造するには、例えばＰＶＡフィルムを染色、一軸延伸、固定処理、および乾燥処理、さらに必要に応じて熱処理を行えば良い。各工程の順序は特に限定はなく、また染色と一軸延伸など二つの工程を同時に実施しても構わない。また、各工程を複数回繰り返しても良い。
【００４３】
染色は、一軸延伸前、一軸延伸時、一軸延伸後のいずれでも可能である。染色に用いる染料としては、ヨウ素−ヨウ化カリウム；ダイレクトブラック １７、１９、１５４；ダイレクトブラウン ４４、１０６、１９５、２１０、２２３；ダイレクトレッド ２、２３、２８、３１、３７、３９、７９、８１、２４０、２４２、２４７；ダイレクトブルー １、１５、２２、７８、９０、９８、１５１、１６８、２０２、２３６、２４９、２７０；ダイレクトバイオレット ９、１２、５１、９８；ダイレクトグリーン １、８５；ダイレクトイエロー ８、１２、４４、８６、８７；ダイレクトオレンジ ２６、３９、１０６、１０７などの二色性染料などが、１種または２種以上の混合物で使用できる。通常、染色は、ＰＶＡフィルムを上記染料を含有する溶液中に浸漬させることにより行うことが一般的であるが、ＰＶＡフィルムに塗工したり、ＰＶＡフィルムに混ぜて製膜するなど、その処理条件や処理方法は特に制限されるものではない。
【００４４】
前記一軸延伸は、湿式延伸法または乾熱延伸法が使用でき、温水中（前記染料を含有する溶液中や後記固定処理浴中でも良い）または吸水後のＰＶＡフィルムを用いて空気中で行うことができる。延伸温度は特に限定されないが、ＰＶＡフィルムを温水中で延伸（湿式延伸）する場合は３０℃乃至９０℃が、また乾熱延伸する場合は５０℃乃至１８０℃が好適である。また一軸延伸の延伸倍率（多段の一軸延伸の場合には合計の延伸倍率）は、得られる偏光フィルムの偏光性能の点から４倍以上が好ましく、特に５倍以上が最も好ましい。延伸倍率の上限は特に制限はないが、８倍以下であると均一な延伸が得られやすいので好ましい。延伸後のフィルムの厚みは、３μｍ乃至７５μｍが好ましく、５μｍ乃至５０μｍがより好ましい。
【００４５】
延伸フィルムへの上記染料の吸着を強固にすることを目的に、固定処理を行うことが多い。固定処理に使用する処理浴には、通常、ホウ酸および／またはホウ素化合物が添加される。また、必要に応じて処理浴中にヨウ素化合物を添加しても良い。
【００４６】
前記延伸フィルムの乾燥処理（熱処理）は、３０℃乃至１５０℃で行うのが好ましく、５０℃乃至１５０℃で行うのがより好ましい。
【００４７】
以上のようにして得られた偏光フィルムは、通常、その両面または片面に、光学的に透明で、かつ機械的強度を有した保護膜を貼り合わせて偏光板として使用される。保護膜としては、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）フィルム、酢酸・酪酸セルロース（ＣＡＢ）フィルム、アクリル系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、ポリオレフィン系フィルム、ポリエステル系フィルムなどが使用される。また、貼り合わせのための接着剤としては、ＰＶＡ系の接着剤やウレタン系の接着剤などを挙げることができるが、ＰＶＡ系の接着剤が好適である。
【００４８】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
実施例１
厚みが１ｍｍのテトラフロロエチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（Ｔｍ＝３１０℃、γｃ＝１９μＮ／ｃｍ）をパッキンとして用いた。そして、このパッキンをＴダイの本体とサイドプレートの間に、パッキンの先端がリップ先端よりも１００μｍ突出するように挟み込んでＴダイを組み立て、ロール製膜機に組み付けた。このとき、Ｔダイとしてはフレキシブルリップダイを用いた。このダイのリップには表面粗さ０．１Ｓのハードクロムメッキが施されており、そのリップ面の真直度は全幅で４０μｍ、２００ｍｍ離れた二点間で８μｍとされている。また、前記製膜機のロールとして、表面粗さが０．３Ｓの金属ロールを用い、これを９０℃に加熱した。
【００４９】
そして、けん化度９９．９モル％で重合度１７５０のＰＶＡ１００重量部に対し、グリセリン１０重量部を含有するＰＶＡ濃度が１５重量％の水溶液を、前記製膜機を用いて流延製膜し、９０℃の熱風で乾燥させ、その後１５本の加熱金属ロールでＰＶＡフィルムの表裏を交互に乾燥させて、厚さ７５μｍの偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。このＰＶＡフィルムは、連続１０日間運転しても表面が平滑で厚み斑は見られなかった。
【００５０】
前記ＰＶＡフィルムを予備膨潤、染色、一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順に処理して偏光フィルムを作製した。すなわち、前記ＰＶＡフィルムを３０℃の水中に５分間浸漬させて予備膨潤し、ヨウ素濃度０．４ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸漬させた。続いて、ホウ酸濃度４％の４０℃の水溶液中で５．５倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬させて固定処理を行った。この後延伸フィルムを取り出し、定長下、４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。
【００５１】
得られた偏光フィルムの厚みは２２μｍであり、色斑は無かった。また、得られた偏光フィルムの５０ｃｍ四方を、クロスニコル状態の２枚の偏光板の間に４５°の角度で挟んで透過光を観察した結果、異常は見られなかった。
【００５２】
実施例２
厚みが２ｍｍのポリテトラフロロエチレン（Ｔｍ＝３２０℃、γｃ＝１９μＮ／ｃｍ）をパッキンとして用いた。そして、このパッキンをＴダイの本体とサイドプレートの間に、パッキンの先端がリップ先端よりも３００μｍ突出するように挟み込んでＴダイを組み立て、ロール製膜機に組み付けた。このとき、Ｔダイとしてはフレキシブルリップダイを用いた。このダイのリップには表面粗さ０．１Ｓのハードクロムメッキが施されており、そのリップ面の真直度は全幅で４０μｍ、２００ｍｍ離れた二点間で８μｍとされている。また、前記製膜機のロールとして、表面粗さが０．３Ｓの金属ロールを用い、これを９０℃に加熱した。
【００５３】
そして、けん化度９９．９モル％で重合度４０００のＰＶＡ１００重量部と、グリセリン１０重量部および水１１０重量部を押出機で溶融混練させて溶融押出製膜し、９０℃の熱風で乾燥させ、その後１５本の加熱金属ロールでＰＶＡフィルムの表裏を交互に乾燥させて、厚さ７５μｍの偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。このＰＶＡフィルムは、連続１０日間運転しても表面が平滑で、厚み斑は見られなかった。
【００５４】
前記ＰＶＡフィルムを予備膨潤、染色、一軸延伸、固定処理、乾燥、熱処理の順に処理して偏光フィルムを作製した。すなわち、前記ＰＶＡフィルムを３０℃の水中に５分間浸漬させて予備膨潤し、ヨウ素濃度０．４ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの３５℃の水溶液中に３分間浸漬させた。続いて、ホウ酸濃度４％の４０℃の水溶液中で５．６倍に一軸延伸を行い、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットル、ホウ酸濃度４０ｇ／リットル、塩化亜鉛濃度１０ｇ／リットルの３０℃の水溶液中に５分間浸漬させて固定処理を行った。この後延伸フィルムを取り出し、定長下、４０℃で熱風乾燥し、さらに１００℃で５分間熱処理を行った。
【００５５】
得られた偏光フィルムの厚みは２２μｍであり、色斑は無かった。また、得られた偏光フィルムの５０ｃｍ四方を、クロスニコル状態の２枚の偏光板の間に４５°の角度で挟んで透過光を観察した結果、異常は見られなかった。
【００５６】
実施例３
実施例２において、前記パッキンをポリメチルペンテン（Ｔｍ＝２３５℃、γｃ＝２４μＮ／ｃｍ）とした以外は、実施例２と同様にして、偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。このＰＶＡフィルムには、連続１０日間運転後にフィルム幅方向の両端部付近にわずかな厚み斑が見られた。
【００５７】
実施例２と同様にして偏光フィルムを作製した。この偏光フィルムの５０ｃｍ四方をクロスニコル状態の２枚の偏光板の間に４５°の角度で挟んで透過光を観察すると、薄い不定形の斑がわずかに観察されたが、ＬＣＤ用途には使用可能なレベルであった。
【００５８】
実施例４
実施例２において、前記パッキンの厚みを０．０５ｍｍとした以外は、実施例２と同様にして、偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。この場合は、運転に伴いサイドプレートの接合部より樹脂が少し漏れ出し、連続１０日間運転後のＰＶＡフィルムにはフィルム幅方向の両端部付近にわずかな厚み斑が見られた。
【００５９】
実施例２と同様にして偏光フィルムを作製した。この偏光フィルムの５０ｃｍ四方をクロスニコル状態の２枚の偏光板の間に４５°の角度で挟んで透過光を観察すると、薄い不定形の斑がわずかに観察されたが、ＬＣＤ用途には使用可能なレベルであった。
【００６０】
実施例５
実施例１において、前記リップの先端をパッキンより２ｍｍ突出させた以外は、実施例１と同様にして、偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。このＰＶＡフィルムには、連続１０日間運転後にフィルム幅方向の両端部付近に厚み斑が見られたので、これを除去した結果、幅収率が若干悪化した。
【００６１】
実施例１と同様にして偏光フィルムを作製した。この偏光フィルムの５０ｃｍ四方をクロスニコル状態の２枚の偏光板の間に４５°の角度で挟んで透過光を観察すると、薄い不定形の斑がわずかに観察されたが、ＬＣＤ用途には使用可能なレベルであった。
【００６２】
比較例１
実施例１において、前記パッキンをポリエチレンテレフタレート（Ｔｍ＝２６０℃、γｃ＝４３μＮ／ｃｍ）とした以外は、実施例１と同様にして、偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。このＰＶＡフィルムには、連続１０日間運転後にフィルム幅方向の両端部付近に大きな厚み斑が見られた。
【００６３】
そして、前記フィルム幅方向の両端部付近の厚み斑の大きい部分を除去してから、実施例１と同様にして偏光フィルムを作製した。この偏光フィルムの５０ｃｍ四方をクロスニコル状態の２枚の偏光板の間に４５°の角度で挟んで透過光を観察すると、不定形の大きな斑が観察されて、ＬＣＤ用途には使用できなかった。
【００６４】
比較例２
実施例２において、前記パッキンをポリプロピレン（Ｔｍ＝１６０℃、γｃ＝２３μＮ／ｃｍ）とした以外は、実施例２と同様にして、偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。この場合、運転初期は良好なＰＶＡフィルムが得られたが、すぐにサイドプレートとの間から製膜原料が漏れ出し、運転を停止せざるを得なかった。
【００６５】
比較例３
実施例１において、前記パッキンをアルミニウム板としたＩダイに変更した以外は、実施例１と同様にして、偏光フィルム用ＰＶＡフィルムを得た。このＰＶＡフィルムには、連続１０日間運転後にフィルム幅方向の両端部付近に大きな厚み斑が見られた。
【００６６】
そして、前記フィルム幅方向の両端部付近の厚み斑の大きい部分を除去してから、実施例１と同様にして偏光フィルムを作製した。この偏光フィルムの５０ｃｍ四方をクロスニコル状態の２枚の偏光板の間に４５°の角度で挟んで透過光を観察すると、不定形の大きな斑が観察されて、ＬＣＤ用途には使用できなかった。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、偏光フィルム用として好適な均一厚みのＰＶＡフィルムを長期にわたって安定して得ることができる。また、このＰＶＡフィルムを用いて光学斑が少ない偏光フィルムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるＰＶＡフィルムの製造用Ｔダイを用いたロール製膜機の要部を示す構成図である。
【符号の説明】
１…Ｔダイ、１ａ…ダイ本体、２…マニホールド、３…リップ、４…溶融ＰＶＡ（製膜原料）、５…ダイ吐出部、６…金属ロール、７…リップ開度調整ボルト、８…パッキン、９…サイドプレート、１０…リップ面、Ｗ…ダイの幅。
Claims (4)
- ビニルアルコール系重合体を含有する製膜原料を、ダイ本体とサイドプレートとその間に配置されて該製膜原料を封止するパッキンとを有するＴダイから吐出することによりビニルアルコール系重合体フィルムを製造するビニルアルコール系重合体フィルムの製造法であって、
前記パッキンの接液部の表面が、融点が１７０℃以上で臨界表面張力が３０μＮ／ｃｍ以下のプラスチックにより形成されていることを特徴とするビニルアルコール系重合体フィルムの製造法。 - 請求項１において、前記パッキンとして、厚み０．５ｍｍ乃至５ｍｍのフッ素樹脂製のものが用いられ、このパッキンの先端をリップ先端よりも１００μｍ乃至５００μｍ突出させているビニルアルコール系重合体フィルムの製造法。
- 請求項１または２において、前記Ｔダイの接液部がメッキされ、このＴダイのリップにおける該メッキ表面の真直度が、全幅で５０μｍ以下で、かつ２００ｍｍ離れた二点間で１０μｍ以下であるビニルアルコール系重合体フィルムの製造法。
- 請求項１から３のいずれか１項において、ビニルアルコール系重合体フィルムが偏光フィルム用であるビニルアルコール系重合体フィルムの製造法。
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