JP4578140B2 - ポリビニルアルコールフィルム - Google Patents

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Description

本発明は、フィルムの長さ方向に沿って滑らかな切断端面を有するポリビニルアルコールフィルム、およびそのようなポリビニルアルコールフィルムを得るためのポリビニルアルコールフィルムの切断方法に関する。本発明のポリビニルアルコールフィルムは、長さ方向に沿った切断端面が滑らかで、粗面化の度合いが極めて小さいことにより、フィルムを長さ方向に延伸した際にフィルムの切断端部での亀裂の発生およびそれに伴うフィルムの破断が極めて発生しにくいという優れた特性を有し、そのような優れた特性を活かして、偏光フィルムをはじめとして、延伸処理を伴うフィルム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、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、パーソナルホンおよび屋内外の計測機器などの広範囲の分野に拡大しており、かかる点から、より高品質でしかも低価格の偏光板が求められている。
偏光板は、一般に、ポリビニルアルコール系重合体フィルムを染色後に一軸延伸するか、染色しながら一軸延伸するか又は一軸延伸した後に染色して染色された一軸延伸フィルムをつくり、それをホウ素化合物で固定処理する方法や、前記の一軸延伸・染色処理の際に染色と同時にホウ素化合物で固定処理を行う方法などによって偏光フィルムを製造した後、その偏光フィルムの表面に三酢酸セルロース(TAC)フィルム、酢酸・酪酸セルロース(CAB)フィルムなどの保護膜を貼り合わせることによって製造される。
偏光板の製造に当っては、生産コストの低減などのために、長尺なポリビニルアルコール系重合体フィルムをロール状に巻いた原反フィルムを使用して、一軸延伸、染色、固定、保護膜の貼り合わせなどの工程を連続的に行う方法が広く採用されている。
ポリビニルアルコール系重合体フィルムでは、製膜後のポリビニルアルコール系重合体フィルムの幅方向の両端部は、中央部と厚みが異なっていたり、乾燥の程度が異なっていて、幅方向の両端部を残したままで一軸延伸すると安定した延伸が困難なことから、フィルムの幅方向の両端部を切断除去してからロール状に巻き取って偏光板メーカーなどの需要先に供給することが一般に行われている。
また、偏光板メーカーなどの需要先の要望に合致したフィルム幅のものを提供するために、製膜したポリビニルアルコール系重合体フィルムを、耳部の切断除去と同時にまたは耳部の切断除去を行わずに、フィルムの幅方向の中央部やその他の位置で長さ方向に切断して、フィルムを要望されている所定の幅にし、それをロール状に巻き取って需要先に納入することも必要に応じて行われている。
ポリビニルアルコール系重合体フィルムを長さ方向に沿って切断する際に、フィルムの長さがそれほど長くない場合は、切断終了間際でも切断刃の磨耗の程度が小さく、切断開始時と同じようにフィルムの切断が良好に行われて、フィルムの全長にわたって滑らかな切断端面が形成される。しかしながら、近年、偏光板メーカーなどに納入されるポリビニルアルコール系重合体フィルムはより長尺化しており、3000m以上の長尺フィルムの状態で納入されることも多い。
フィルムが長いと、フィルムの切断に用いられる切断刃が徐々に磨耗し、それに伴って切断刃の切れが徐々に低下して、最初は滑らかであった切断端面も徐々に粗面化の度合いが大きくなり、フィルムの全長にわたって滑らかな切断端面を形成できないという問題が発生する。
ポリビニルアルコール系重合体フィルムから偏光フィルムを製造するに当っては、高い偏光性能を得るために、ポリビニルアルコール系重合体フィルムを高延伸倍率で長さ方向に一軸延伸することが一般に行われているが、フィルムの切断端面が粗面化していると、一軸延伸の際に粗面部分が亀裂発生の起点となって端部に亀裂が発生し、甚だしい場合はその亀裂部分からフィルムが破断するというトラブルを生ずることがある。フィルムの破断が生じた場合は、一軸延伸処理を一時停止して破断部分を取り除いてから再度延伸処理を行う必要があるため、生産性の大幅な低下、偏光フィルムの歩留りの低下を招く。かかる点から、延伸時に亀裂の発生や破断の発生しない、フィルムの全長に沿って滑らかな切断端面を有するポリビニルアルコール系重合体フィルムが求められている。
かかる点から、滑らかな切断端面を有するポリビニルアルコール系重合体フィルムを得ることを目的として、ポリビニルアルコール系重合体フィルムの両端部分(耳部分)の切断方法を工夫することが従来から試みられている。
そのような従来技術としては、例えば、固定刃を使用して、ポリビニルアルコール系重合体フィルムの調湿度条件、刃物の形状、刃物の位置を調整してポリビニルアルコール系重合体フィルムの幅方向の両端部を切断除去する方法(特許文献1)、特定の刃先角度を有し且つ特定の材質からなる上刃および下刃から構成されるシェア刃を用いてポリビニルアルコール系重合体フィルムを切断して、切断端面の表面平均粗さ(Ra)を5μm以下にする方法(特許文献2)などが知られている。
上記した特許文献1および2に記載されているような従来技術は、長さがそれほど大きくないポリビニルアルコール系重合体フィルムの切断方法としては適しているが、長さが1000m以上、特に3000m以上のポリビニルアルコール系重合体フィルムの切断に採用した際には、切断刃が徐々に磨耗し、切断作業の終りに近づくほど切断刃の磨耗が大きくなって、フィルムの切断端面の粗面化の程度が徐々に増大するため、フィルムの長さ全体にわたって滑らかな切断端面を形成することが困難であった。
具体的には、特許文献1に記載されている固定刃を用いる方法では、固定刃の1箇所のみでフィルムの切断が常に行われるため、刃の磨耗が非常に速く、短期間のうちに刃の切れが低下し、フィルムの長さが大きくなるほど切断端面の粗さが段々大きくなり易いという問題があった。
また、シェア刃を使用する特許文献2の方法による場合は、2つの刃の間にフィルムを挟み込みながら剪断によって切断するという構造のため、長いフィルムを長時間にわたって切断したときに、刃の磨耗が大きくなり、切断端面の粗さが次第に大きくなるという問題があった。
また、近年、LCDの大画面化に伴い、それに用いる偏光板も大面積化しており、偏光板の製造に用いられるPVAフィルムの幅が従来よりも大きくなっており、幅が3mを超えるポリビニルアルコール系重合体フィルムも製造されるようになっている。ポリビニルアルコール系重合体フィルムの幅が大きくなるにしたがって、偏光フィルムを製造するための一軸延伸の際の引張張力も大きくなってきており、フィルムの幅方向の端部での亀裂の発生、発生した亀裂を起点とするフィルムの破断の問題も生じ易くなっている。かかる点からも、従来よりも一層滑らかな切断端面を有するポリビニルアルコール系重合体フィルムおよびそれを得るための切断方法が強く求められている。
しかしながら、1000m以上、特に数千mの長さにわたって滑らかな切断端面を有するポリビニルアルコール系重合体フィルム、およびそのようなフィルムを得るための切断方法は従来知られていなかった。
特開2002−144418号公報 特開2003−12827号公報
本発明の目的は、フィルムの全長にわたって粗面化の度合いの低い、滑らかな切断端面を有し、長さ方向に延伸した際にもフィルムの切断端部での亀裂の発生、亀裂を起点とするフィルムの破断などが生じず、偏光フィルムなどを製造するための延伸工程を円滑に行うことのできる、長尺のポリビニルアルコールフィルムを提供することである。
さらに、本発明の目的は、全長にわたって粗面化の度合いが低くて滑らかな切断端面を形成し得るポリビニルアルコールフィルムの切断方法を提供することである。
本発明者らは、前記した目的を達成すべく種々検討を重ねてきた。その結果、ポリビニルアルコールフィルムを長さ方向に沿って切断する際に、固定刃やシェア刃を用いる代りに、回転している丸刃を使用して長尺のポリビニルアルコールフィルムを移送しながら切断すると、フィルムの全長にわたって粗面化の度合いが極めて低くて滑らかな切断端面を有するポリビニルアルコールフィルムが得られることを見出した。
さらに、本発明者らは、その際に丸刃を駆動装置などによって積極的に駆動回転させるのではなく、フィルムの移送に伴って自由回転させながら切断を行うと、フィルムの切断がよりスムーズに行われ、しかも丸刃の磨耗が極めて少なくなり、ポリビニルアルコールフィルムの長さが例えば3000m以上であっても、最後まで良好な切断を行うことができ、フィルムの全長にわたって滑らかな切断端面を有するフィルムが得られることを見出した。
また、本発明者らは、上記の切断に当っては、丸刃の直径が40mm以上であると、丸刃の磨耗をより低減でき、より長尺のポリビニルアルコールフィルムの切断を良好に行えることを見出した。
さらに、本発明者らは、回転する丸刃を用いてポリビニルアルコールフィルムを長さ方向に沿って切断する際に、ロール軸方向にフィルムが接触する大径部とフィルムが接触しない小径部を交互に有する溝付ロールを使用し、溝付ロールの大径部の表面にポリビニルアルコールフィルムを接触させて移送しながら、溝付ロールの小径部の位置で回転する丸刃によってポリビニルアルコールフィルムを長さ方向に沿って切断する方法が、切断の安定性などの点から好ましいことを見出した。また、その際に、ポリビニルアルコールフィルムを溝付ロールの円周に所定の角度で接触させて(フィルムを溝付ロールで抱き込んで)フィルムに張力がかかった状態で切断を行うと、安定した状態で切断が行われて、切断端面が一層滑らかになること、また切断時のポリビニルアルコールフィルムの移送速度は40m/分以下であることが好ましいことなどを見出した。
そして、回転する丸刃を用いて上記した切断方法によって得られたポリビニルアルコールフィルムについて、その切断端面の粗面度合いを調べたところ、その粗面化の度合いが従来の切断フィルムに比べて極めて低く、従来にないような極めて高い滑らかさを有していて、長さ方向に延伸したときに切断端部での亀裂の発生、亀裂の発生に伴うフィルムの破断がないことを見出し、それらの種々の知見に基づいて本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
(1) フィルムの長さ方向に沿った2つの端部の少なくとも一方が切断刃によって形成した切断端部である長尺のポリビニルアルコールフィルムであって、当該ポリビニルアルコールフィルムはポリビニルエステルをケン化して得られるケン化度が95モル%以上で重合度が1000〜8000のポリビニルアルコールを用いて形成されているフィルムであり、且つ前記切断端部の切断端面の表面粗さの度合いが、フィルムの全長にわたって、下記の式(1);
最大高さ(Ry)≦50μm (1)
[式中、「最大高さ(Ry)」は、JIS B 0601−1994「表面粗さ−定義」に規定されている「最大高さ(Ry)」を示す。]
を満足することを特徴とするポリビニルアルコールフィルムである。
そして、本発明は、
(2) 前記切断端部の切断端面の表面粗さの度合いが、フィルムの全長にわたって、下記の式(2);
算術平均粗さ(Ra)≦1.4μm (2)
[式中、「算術平均粗さ(Ra)は、JIS B 0601−1994「表面粗さ−定義」に規定されている「算術平均粗さ(Ra)」を示す。]
を更に満足する前記(1)のポリビニルアルコールフィルム;
(3) 前記切断端部の切断端面における 「最大高さ(Ry)」と「算術平均粗さ(Ra)」との比(Ry/Ra)がフィルムの全長にわたって17〜40である前記(1)または(2)のポリビニルアルコールフィルム;
(4) フィルムの長さが1000m以上であり、ロール状に巻かれている前記した(1)〜(3)のいずれかのポリビニルアルコールフィルム;および、
(5) 偏光フィルム用である前記(1)〜(4)のいずれかのポリビニルアルコールフィルム;
である。
さらに、本発明は、
(6) ポリビニルエステルをケン化して得られるケン化度が95モル%以上で重合度が1000〜8000のポリビニルアルコールを用いて形成されている長尺のポリビニルアルコールフィルムを移送しながら、1つの切断端部の形成のために各1個の回転する丸刃を使用して、フィルムを長さ方向に沿って平行に切断するポリビニルアルコールフィルムの切断方法であって、ポリビニルアルコールフィルムの移送時にフィルムが接触する大径部とフィルムが接触しない小径部をロール軸方向に有する溝付ロールを使用し、溝付ロールの大径部の表面に、溝付ロールの円周に沿ってポリビニルアルコールフィルムを10°〜100゜の角度で接触させて移送しながら、溝付ロールの小径部の位置で回転する丸刃によってポリビニルアルコールフィルムを長さ方向に沿って切断することを特徴とするポリビニルアルコールフィルムの切断方法である。
そして、本発明は、
(7) 長尺のポリビニルアルコールフィルムの幅方向の2箇所を、各1個の回転する丸刃によって長さ方向に沿ってそれぞれ切断して、フィルムの長さ方向に沿った両方の端部が切断により形成された切断端部であるポリビニルアルコールフィルムを形成する前記(6)の切断方法;
(8) 長尺のポリビニルアルコールフィルムの移送に伴って丸刃を自由回転させながらポリビニルアルコールフィルムを長さ方向に沿って切断する前記(6)または(7)の切断方法;
(9) 丸刃の直径が40mm以上である前記(6)〜(8)のいずれかの切断方法;
(10) ポリビニルアルコールフィルムを40m/分以下の速度で移送しながら回転する丸刃により切断する前記(6)〜(9)のいずれかの切断方法;および、
(11) ポリビニルアルコールフィルムの揮発分含量を0.1〜10質量%にして、回転する丸刃により、温度10〜70℃で切断を行う前記(6)〜(10)のいずれかの切断方法;
である。
さらに、本発明は、
12) 丸刃の刃部分における非テーパー状基部の肉厚が0.05〜1mmであり、溝付ロールのロール軸方向での小径部の幅が丸刃の刃部分における非テーパー状基部の肉厚の2〜50倍である前記(6)〜(11)のいずれかの切断方法である。
本発明のポリビニルアルコールフィルムは、フィルムの長さが3000m以上というような極めて長い場合であっても、フィルムの全長にわたって粗面化の度合いが極めて低く、滑らかな切断端面を有している。そのため、本発明のポリビニルアルコールフィルムを偏光フィルム等の製造目的で長さ方向に高延伸倍率で延伸した際に、長さ方向に沿った切断端部での亀裂の発生や、亀裂を起点とするフィルムの破断などを生ずることなく、延伸工程を連続的に生産性よく行うことができる。
本発明のポリビニルアルコールフィルムは、長さ方向に延伸した際に亀裂の発生などを生ずることなく均一な延伸が行われるので、偏光性能に優れる偏光フィルムを製造することができる。
本発明の切断方法による場合は、フィルムの長さが例えば3000m以上と極めて長い場合であっても、フィルムの全長にわたって粗面化の度合いが極めて低くて滑らかな切断端面を有するポリビニルアルコールフィルムを、良好な作業性で生産性よく製造することができる。
以下に本発明について詳細に説明する。
本発明のポリビニルアルコールフィルムは、フィルムの長さ方向に沿った一方端部のみが切断刃による切断によって形成された切断端部をなす長尺のフィルムであってもよいし、またはフィルムの長さ方向に沿った両方の端部が切断刃による切断によって形成された切断端部をなす長尺のポリビニルアルコールフィルムであってもいずれでもよく、一般的には、フィルムの長さ方向に沿った両方の端部が切断端部をなしている(以下、「ポリビニルアルコール」を「PVA」、「ポリビニルアルコール系重合体」を「PVA系重合体」、「ポリビニルアルコールフィルム」を「PVAフィルム」という)。
本発明のPVAフィルムは、フィルムの長さ方向に沿った前記切断端部における切断端面の表面粗さの度合いが、フィルムの全長にわたり、下記の式(1);
最大高さ(Ry)≦50μm (1)
[式中、「最大高さ(Ry)」は、JIS B 0601−1994「表面粗さ−定義」に規定されている「最大高さ(Ry)」を示す。]
を満足している。
前記規定は、本発明のPVAフィルムが、例えば3000mの長さを有し、ロール状に巻いたものである場合に、巻き初め(フィルムの先頭部分)から巻き終わり(フィルムの末尾部分)までの3000mの長さ全体にわたって、その切断端部の切断端面の「最大高さ(Ry)」が50μm以下になっていることを意味する。
ここで、「フィルムの長さ方向に沿った切断端部における切断端面」とは、図1に示すように、PVAフィルム1の長さ方向に沿った切断端部A,A’(図1はPVAフィルム1の長さ方向の両方の端部が切断端部である場合を示す)における、フィルム1の厚み部分に相当する面(切断面)B,B’を意味し、したがって本発明のPVAフィルムは、フィルムの全長にわたって該切断面B,B’の「最大高さ(Ry)」が50μm以下になっている。
上記「最大高さ(Ry)」は、切断端面の表面粗さを、超深度形状測定顕微鏡などを使用して、切断端面の長さ方向に沿って所定長(L)の範囲で測定して例えば図2に示すような粗さ曲線を求め、その粗さ曲線の平均線m(フィルムの長さ方向での平均線)の上方部分の最大高さRpと下方部分の最大高さ(最大深さ)Rvの合計(Ry=Rp+Rv)として得られる値であり、その詳細については、JIS B 0601−1994「表面粗さ−定義」における「最大高さ(Ry)」の項に記載されているとおりである。本発明では、「最大高さ(Ry)」を求めるための「粗さ曲線」(図2に例示するような粗さ曲線)は、切断端面の厚み全体を測定して得られる粗さ曲線をいう。
本発明のPVAフィルムは、フィルムの長さ方向に沿った切断端部における切断端面(以下単に「切断端面」ということがある)の「最大高さ(Ry)」がフィルムの全長にわたって50μm以下であることにより、切断端面は粗面化の度合いが極めて低く滑らかさに優れている。そのため、フィルムを長さ方向に高延伸倍率で延伸した場合に、切断端部での亀裂の発生や、それに伴うフィルムの破断が生じない。
PVAフィルムの切断端面の「最大高さ(Ry)」が50μmを超えると、切断端面の粗面化の度合いが高くなり、PVAフィルムを長さ方向に延伸した際に亀裂やフィルムの破断が発生し易くなる。
切断端面の最大高さ(Ry)は30μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることが特に好ましい。
本発明のPVAフィルムは、切断端面の「最大高さ(Ry)」が50μm以下であるという前記した要件を満足すると共に、該切断端面が、フィルムの全長にわたって下記の式(2);
算術平均粗さ(Ra)≦1.4μm (2)
[式中、「算術平均粗さ(Ra)は、JIS B 0601−1994「表面粗さ−定義」に規定されている「算術平均粗さ(Ra)」を示す。]
を更に満足する「算術平均粗さ(Ra)」を有していることが好ましい。
本発明のPVAフィルムにおける切断端面が、「最大高さ(Ry)」が50μm以下という要件および「算術平均粗さ(Ra)」が1.4μm以下であるという要件の両方を満足している場合は、切断端面の滑らかさが一層向上し、長さ方向に延伸したときに亀裂、フィルムの破断が一層生じにくくなる。切断端面の「算術平均粗さ(Ra)」は1.2μm以下であることがより好ましく、1.0μm以下であることが更に好ましい。
ここで、上記「算術平均粗さ(Ra)」は、切断端面の表面粗さを、超深度形状測定顕微鏡などを使用して、切断端面の長さ方向に沿って所定長(L)の範囲で測定して、例えば図2に示すような粗さ曲線を求め、その粗さ曲線の平均線m(フィルムの長さ方向での平均線)の方向(フィルムの長さ方向)をX軸とし、X軸と直交する方向(フィルムの厚み方向)をY軸として、該粗さ曲線を、y=f(x)で表したときに、下記の式(3)から求められる値であり、その詳細については、JIS B 0601−1994「表面粗さ−定義」における「算術平均粗さ(Ra)」の項に記載されているとおりである。
Figure 0004578140
本発明のPVAフィルムは、切断端面における「最大高さ(Ry)」と「算術平均粗さ(Ra)」との比(Ry/Ra)がフィルムの全長にわたって17〜40であることが好ましく、20〜30であることがより好ましい。
Ry/Raは、PVAフィルムの切断に用いる刃の磨耗度合いの指標であり、刃の磨耗が激しいときにはRy/Raが17未満になることが多く、それに伴って切断端面の粗面化の度合いが大きくなる。また、Ry/Raが40を超える場合は、「算術平均粗さ(Ra)」として求められる切断端面の微細な滑らかさはほとんど変化していないが、延伸時の切断の要因となる可能性の高いキズなどを有する比較的凹凸変動の大きな切断端面になり易く、延伸時にフィルムの破断などが生じやすくなる傾向を有する。
フィルムの長さ方向に沿った少なくとも一方の端部が切断端部をなす本発明のPVAフィルムの厚みは、実用性、フィルムの製造のし易さ、延伸処理の容易さなどの点から、5〜150μmであることが好ましく、30〜80μmであることがより好ましい。
また、フィルムの長さ方向に沿った少なくとも一方の端部が切断端部である本発明のPVAフィルムの幅は、PVAフィルムの用途、PVAフィルムの需要先の要望などに応じて選択することができるが、一般的には、2m以上であることが好ましく、2.5m以上であることがより好ましく、3m以上であることが更に好ましい。長さ方向に沿った端部が切断端部であるPVAフィルムの幅が狭すぎると、偏光フィルムを製造するために長さ方向に一軸延伸したときに、フィルム中央部付近まで一軸延伸時のネックイン(幅方向の収縮)の影響を受け易く、幅広で光学性能が均一な偏光フィルム得ることが困難になり易い。
切断端面の「最大高さ(Ry)」が50μm以下である本発明のPVAフィルムは、長尺のPVAフィルムを連続的に移送しながら、1つの切断端部の形成のために各1個の回転する丸刃を使用して、フィルムを長さ方向に沿って切断する本発明の切断方法によって円滑に製造することができる。
本発明で用いる丸刃は、軸の回りを回転する円板状本体の全周に、フィルムを切断するための刃を有する刃物である。丸刃の少なくとも刃の部分は、金属またはセラミックからなっていることが好ましく、具体的には鉄、鉄合金、高速度工具鋼、合金工具鋼、ステンレス鋼、マルテンサイトステンレス鋼、タングステン鋼などが挙げられる。また、丸刃の刃の部分は、前記した材料からなっていて且つその表面が窒化チタン、炭化チタン、炭化タングステンなどで処理されていてもよい。特に、タングステン鋼からなる丸刃が磨耗しにくく耐久性に優れ、しかも切断端面の滑らかさが良好である点から好ましい。
丸刃の直径[図3の(a)および(b)に例示する丸刃2の厚さ方向での断面図におけるEaの長さ]は、15mm以上であることが好ましく、20mm以上であることがより好ましく、40mm以上であることがより好ましい。丸刃の直径が小さ過ぎると、短時間のうちに磨耗が進行して、長尺のPVAフィルムの全長にわたって平滑な切断端面を形成しにくくなる。丸刃の直径の上限は特に制限されないが、丸刃の直径が大きくなり過ぎると、丸刃自体の質量が大きくなり、PVAフィルムを切断する際に自由回転しにくくなり、しかも破損防止のため刃先基部の肉厚を大きくする必要があるため、丸刃の直径は200mm以下であることが好ましく、120mm以下であることがより好ましい。
丸刃の刃先の形状は、図3の(a)に例示するように、中央の刃先先端3に両側の研磨された面4,4’がテーパー状に収束している山型形状(両刃)であってもよいし、または図3の(b)に例示するように、垂直な一方の面5の先端にある刃先先端3に向ってもう一方の研磨されたテーパー状の面6が収束している片刃形状であってもいずでもよい。そのうちでも、丸刃の刃先は、図3の(a)に示すような山形形状であることが、PVAフィルムの切断が安定に行われ、滑らかさにより優れる切断端面が形成されることから好ましい。
丸刃の刃先の角度[図3の(a)および(b)に示す角度α]は、3°〜20°、特に8゜〜15゜であることが、刃先の磨耗を抑制しながら良好な切れ味を長時間にわたって維持でき、それによってPVAフィルムの長さが長くても、フィルムの全長にわたって粗面化の度合いが小さくて滑らかな切断端面を形成することができることから好ましい。丸刃の刃先の角度が小さすぎると、刃先の強度が低くなると共に刃先の磨耗が速くなって、PVAフィルムの長さが長い場合は、フィルムの全長にわたって滑らかな切断端面を形成することが困難になる。一方、丸刃の刃先の角度が大きすぎると、切れ味が鈍くなり、粗面化の度合いの低い、滑らかな切断端面を形成しにくくなる。
丸刃における刃先基部の肉厚[厚みが刃先先端に向って徐々に小さくなる直前の肉厚;図3の(a)および(b)に示すdの寸法]は、0.05〜1mmであることが好ましく、0.1〜0.5mmであることがより好ましい。刃先基部の肉厚が薄過ぎると丸刃自体が破損し易くなり、一方厚すぎるとPVAフィルムを長さ方向に沿ってきれいに切断できにくくなって、切断端面の粗面化の度合いが大きくなり、切断端部の滑らかさが低下する。
丸刃における刃の長さ[刃先基部から刃先先端までの距離:図3の(a)および(b)に示すeの寸法]は、切断処理を行うPVAフィルムの厚みの1〜50倍、特に5〜30倍であることが好ましい。刃の長さが短すぎると、PVAフィルムの切断端面が刃先基部で傷つく可能性が高くなり、一方刃の長さが長すぎると、刃の部分の磨耗や破損が生じ易くなる。
丸刃を回転させながらPVAフィルムを長さ方向に沿って切断するに当っては、丸刃を積極的に駆動回転させながらフィルムを切断してもよいが、丸刃の回転速度とフィルムの移送速度との差が大きくなると、切断が円滑に行われなくなって切断端面の粗面化の度合いが大きくなり滑らかさが失われる場合がある。かかる点から、PVAフィルムを長さ方向に沿って切断するに当っては、丸刃を積極的に駆動回転するよりは、PVAフィルムの移送に伴って丸刃を自由回転させながら切断を行うことが好ましい。丸刃を自由回転させながら切断を行うと、丸刃の回転速度とPVAフィルムの移送速度との間に大きな差が生ずるのを防止でき、それによってPVAフィルムを無理なく円滑に切断して、粗面化の度合いの低い滑らかな切断端面を形成することができる。
丸刃を自由回転させるための方式は特に制限されず、例えば、図3の模式図(丸刃を厚み方向に切断した断面図)に例示するように、丸刃2を円板状の丸刃取付部材7に固定して取り付け、円板状の丸刃取付部材7の中央(中心位置)に回転軸8を一体に又は固定して延長して設け、回転軸8の周囲にボールベアリングなどのベアリング9を配置して、回転軸8、丸刃取付部材7および丸刃2を一体に自由回転させる方式などを採用することができる。
丸刃を用いてPVAフィルムを長さ方向に沿って切断する際のフィルムの移送速度は、40m/分以下であることが好ましく、30m/分以下であることがより好ましく、20m/分以下であることがさらに好ましい。回転する丸刃によってPVAフィルムを長さ方向に沿って切断する際に、フィルムの移送速度が速すぎると、切断端面の粗面化の度合いが大きくなって滑らかな切断端面を形成することが困難になり、そのようなPVAフィルムを長さ方向に延伸した際に切断端部での亀裂の発生、それに伴うフィルムの破断が生じる恐れがある。一方、回転する丸刃によってPVAフィルムを切断する際のフィルムの移送速度があまりに遅すぎると、切断に時間がかかり過ぎるようになり生産性が低下する。かかる点から、回転する丸刃によってPVAフィルムを長さ方向に切断する際のフィルムの移送速度は5m/分以上であることが好ましい。
また、回転する丸刃によってPVAフィルムを長さ方向に切断する際に、フィルムは揮発分を0.1〜10質量%、特に2〜6質量%の割合で含有していることが好ましい。切断時にPVAフィルム中の揮発分含量が前記範囲よりも少なすぎると、フィルムが硬くなって良好に切断されず、破損することがある。また、揮発分含量が前記範囲を超えて多すぎると、PVAフィルムが柔らかくなり過ぎて、丸刃による切断が円滑に行われにくくなり、粗面化の度合いの低い滑らかな切断端面を形成することが困難になる。
なお、本明細書でいう「PVAフィルム中に含まれる揮発分」とは、PVAフィルムを製造する際に用いた有機溶媒や水などの溶媒、PVAフィルムの製造後に吸湿によってフィルム中に取り込まれた水分などのような揮発性成分をいう。
PVAフィルムの揮発分含量の調整は、加熱金属ロールやフローティングドライヤーなどを単独で用いるかまたは1種または2種以上を組み合わせて、目的の値まで乾燥して行っても良いし、揮発分含量が前記の範囲より少ないPVAフィルムを加湿器などで処理して所定の揮発分をフィルム中に含有させてもよく、その調整方法は特に制限されない。
なお、本明細書でいう「切断時のPVAフィルムの揮発分含量」とは、切断に供するPVAフィルムを温度50°C、圧力0.1kPa以下の真空乾燥機中で質量の減少が最早なくなって一定の質量になるまで乾燥した時の質量減少率を意味する。
また、回転する丸刃を用いてPVAフィルムを長さ方向に沿って切断する際のフィルム温度は、10〜70℃であることが好ましく、20〜60℃であることがより好ましい。回転する丸刃による切断する際に、PVAフィルムの温度が低すぎると、フィルムが硬くなって切断時に破損することがある。しかもPVAフィルムを冷却するための冷却ロール表面で結露が起こり、PVAフィルムに水滴が付着して、切断処理後のPVAフィルムをロール状に巻き上げて保存したときにブロッキングすることがある。さらに、PVAフィルムを延伸した時に水滴が付着した部分から破断が発生することがある。一方、回転する丸刃による切断時にPVAフィルムの温度が高すぎるとPVAフィルムが柔らかくなり過ぎて、切断が円滑に行われにくくなり、粗面化の度合いの低い滑らかな切断端面を形成することが困難になる。
本発明では、PVAフィルムを長さ方向に沿って切断する際のPVAフィルムの温度は、スポットタイプディジタル放射温度計(ミノルタ株式会社製「温度計505A」)を用いて測定した温度をいう。
丸刃を使用してPVAフィルムを長さ方向に沿って切断する際の切断方法としては、
(1)図4の模式図で例示するように[図4の(a)は正面図、(b)は側面図を示す]、PVAフィルム1が接触する大径部(凸部)10aとフィルム1が接触しない小径部(凹部)10bをロール軸方向有する溝付ロール10を用い、溝付ロール10の大径部10aの表面にPVAフィルム1を接触させて移送しながら、溝付ロール10の小径部10bの位置で回転する丸刃2によってPVAフィルムを長さ方向に沿って切断する方法;
(2)図5の模式図で例示するように、PVAフィルム1を、所定以下の間隔をあけて互いに平行に配置した2本のロール11,12の表面に接触させて移送しながらロール11とロール12との間の位置に回転する丸刃2を配置して切断する方法;
などが挙げられる
そのうちでも、本発明で採用している溝付ロールを使用する(1)の方法、丸刃の位置ずれが少なく、PVAフィルムをその幅方向の所定の位置で長さ方向に沿って正確に且つ円滑に切断できることから好ましい方法である
前記(1)の切断方法で用いる溝付ロールは、通常フィルム製造に用いられる材質の金属であれば特に限定はないが、特にクロムメッキが施されていることが、ロールの表面硬度が高くなり、傷の発生を防ぐことができることなどから好ましい。溝付ロールとしては、溝付ロールの軸方向に、大径部(凸部)(図4における10a)を少なくとも3個有し、大径部と大径部との間に小径部(溝、凹部)(図4における10b)を有する溝付ロール(すなわち小径部を少なくとも2個有するロール)を使用することができる。
溝付ロールにおける複数の大径部は、PVAフィルムを平坦な状態に保ちながら該複数の大径部の表面に接触させて移送するために、いずれも同じ直径であることが必要である。溝付ロールの大径部の直径(図4におけるEbの寸法)は5〜30cm、特に7.5〜20cmであることが、PVAフィルムの移送が良好に行われる点、溝付ロールでのPVAフィルムの切断が良好に行われる点、溝付ロールの製造コストなどの点から好ましい。溝付ロールの大径部の直径が小さすぎるとPVAフィルムの均一な切断が行われにくくなり、一方大きすぎると溝付ロールの作製コストが高くなる。溝付ロールの小径部の直径(図4におけるEcの寸法)は、大径部の直径よりも0.5〜2cm小さい寸法、特に1〜1.5cm小さい寸法であることが、丸刃の破損防止、小径部でのPVAフィルムの切断の円滑性、溝付ロールにおける溝の加工のし易さなどの点から好ましい。
溝付ロールの大径部の幅(軸方向の長さ)(図4におけるWaの寸法)は、1mm以上、特に3〜10mmであることが、PVAフィルムの移送性、フィルムのスリット幅(切断後の幅)のサイズを自由に変更できる点などから好ましい。溝付ロールにおける複数の大径部の幅は、すべての大径部において同じであってもよいしまたは異なっていてもよい。
溝付ロールの小径部の幅(軸方向の長さ)(図4におけるWbの寸法)は、大径部の幅と同じであるかまたはそれ以下であることが好ましい。また、小径部の幅は、丸刃の刃部分における非テーパー状基部の肉厚(図3におけるdの寸法)の2〜50倍であることが好ましく、5〜30倍であることがより好ましく、それによって丸刃の刃先が溝付ロールに接触することなくPVAフィルムの切断が安定した状態で良好に行うことができる。小径部の幅が狭過ぎると、丸刃の刃先が溝付ロールに接触することによって生ずる刃先の磨耗や刃先の破損が生じ易くなる。一方、小径部の幅が広すぎると、フィルムの切断点が変化し易くなり、フィルムの幅方向の同じ位置で切断が行われにくくなって、フィルムの全長にわたって滑らかな切断端面を形成しにくくなる。
溝付ロールの小径部に回転する丸刃を配置してPVAフィルムを切断するに当っては、溝付ロールの大径部の周速とフィルムの移送速度を同じにし、且つフィルムが溝付ロール上で弛んでおらずに緊張した状態で移送されていることが、粗面化の度合いが低くて滑らかな切断端面を形成する上で重要である。かかる点から、本発明では、溝付ロールの円周に沿ってPVAフィルムを10°〜100゜の角度[図4の(b)に示した接触角度β]で接触させてPVAフィルムを溝付ロールに沿わせた状態(抱かせた状態)にして、溝付ロールの小径部に配置した回転する丸刃によってフィルムを切断する。その際に、丸刃は、前記の接触角度βの中央またはほぼ中央に配置することが好ましい。そのようにすることにより、切断処理時に溝付ロールの周速とPVAフィルムの移送速度が実質的に同じになり、しかもPVAフィルムが緊張した状態で溝付ロールによって移送されながら溝付ロールの小径部に配置した回転する丸刃によって切断されるので、粗面化の度合いの低い、滑らかな切断端面を形成することができる。
また、図5に例示したような、平行に配置した2本のロール11,12の表面にPVAフィルム1を接触させて移送しながらロール11と12との間の位置に丸刃2を配置して切断する上記した(2)の方法によってPVAフィルムを長さ方向に沿って切断する方法では、ロール11でのPVAフィルムの接触点Paとロール12でのPVAフィルムの接触点Pbの距離を80cm以下、特に30〜50cmとし、丸刃2の刃がPVAフィルムに接触する位置と直近のロールへのPVAフィルムの接触点(PaまたはPbのいずれか近い方)との距離を0.5〜15cm、特に1〜10cmにしてフィルムの切断を行うと、切断を円滑に行って、滑らかな切断端面を形成することができる。
回転する丸刃によるPVAフィルムの長さ方向に沿っての切断は、PVAフィルムの製造工程に引き続いて連続して行ってもよいし、またはPVAフィルムを製造しロール状に巻き取った後に、フィルムをロールから巻き戻しながら行ってもよい。
PVA系重合体としては、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をケン化して得られるポリビニルアルコール(PVA)、他の成分をグラフト共重合した変性PVA系重合体、ビニルエステルと共重合可能なモノマーを共重合して得た変性ポリビニルエステルをケン化して得られた変性PVA系重合体、未変性または変性PVA系重合体の水酸基の一部をアルデヒド類で架橋したいわゆるポリビニルアセタール樹脂などが挙げられるが、本発明のPVAフィルムは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をケン化して得られるポリビニルアルコール(PVA)を用いて形成されているフィルムである。
PVAの製造に用いられる前記ビニルエステルとしては、例えば、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を挙げることができる。
なお、ビニルエステルと共重合して変性PVA系重合体を得るための前記した共重合可能なモノマーとしては、オレフィン類、アクリル酸およびその塩およびニトリル類、アクリル酸エステル類、メタクリル酸およびその塩およびニトリル類、メタクリル酸エステル類、マレイン酸およびその塩およびニトリル類、マレイン酸エステル類、イタコン酸およびその塩およびニトリル類、イタコン酸エステル類、アクリルアミドおよびその誘導体、メタクリルアミドおよびその誘導体、N−ビニルアミド類、ビニルエーテル類、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を挙げることができ、変性PVA系重合体は前記したモノマーの1種または2種以上に由来する構造単位を有することができる。
本発明のPVAフィルムを形成しているPVAのケン化度は、本発明のPVAフィルムを一軸延伸して偏光フィルムを製造したときに、偏光性能および耐久性に優れる偏光フィルムが得られる点から、95モル%以上であり、99.5モル%以上であることが好ましい
本発明でいう「ケン化度」とは、ケン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ケン化されている単位の割合(モル%)をいい、JIS K 6726に記載されている方法により測定したケン化度を意味する。
本発明のPVAフィルムは、フィルムを一軸延伸して偏光フィルムを製造したときに、偏光性能および耐久性に優れる偏光フィルムが得られるようにするために、重合度が1000以上のPVAから形成されており、2500以上のPVAから形成されていることが好ましい。また、均質なPVAフィルムするための製造の容易性、延伸性などの点から、PVAフィルムを形成するPVAの重合度は8000以下であり、特に6000以下であることが好ましい。
本明細書でいうPVAの重合度は、JIS K 6726に準じて測定した重合度をいう。
長さ方向に沿った少なくとも一方の端部が切断端部である本発明のPVAフィルムの製造に用いる切断前のPVAフィルムの製法は特に制限されず、従来既知の方法で製造することができる。一般的には、PVAを液体媒体または溶融助剤などと混合するか、液体媒体や溶融助剤などを含むペレットを用いて、製膜用原液または溶融液を調製し、その原液または溶融液を用いて製膜することによって製造される。
製膜用原液や溶融液を調製するための液体媒体としては、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。これらのなかでも、ジメチルスルホキシド、水、それらの混合物が好ましく用いられ、特に水がより好ましく用いられる。
PVAフィルムの製造に当っては、上記した原液または溶融液中に必要に応じて更に可塑剤、界面活性剤、二色性染料などを含有させてもよい。
特に可塑剤は、PVAフィルムの取り扱い性、染色性、延伸性などを向上させるので、PVAフィルムの製造時に可塑剤を用いることが好ましい。
可塑剤としては、多価アルコール系可塑剤がPVAとの親和性の点から好ましく用いられる。多価アルコール系可塑剤の例としては、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の向上効果、取り扱い性などの点から、グリセリン、ジグリセリンおよびエチレングリコールの1種または2種以上が好ましく用いられる。
可塑剤の使用量は、PVA100質量部に対して、1〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%であることがより好ましい。可塑剤の使用量が少ないと、染色性や延伸性が低下する場合があり、一方多すぎるとPVAフィルムが柔らかくなり過ぎて、取り扱い性、丸刃で長さ方向に沿って切断する際の均一切断性などが低下することがある。
また、切断処理前のPVAフィルムの製造に当っては、PVAフィルムの取り扱い性、金属ロールからの剥離性の向上などの点から、界面活性剤を添加することが好ましい。界面活性剤の種類は特に制限されないが、アニオン系界面活性剤またはノニオン系界面活性剤が剥離性の向上の点から好ましく用いられる。アニオン系界面活性剤としては、カルボン酸型や硫酸エステル型やスルホン酸型のアニオン系界面活性剤が好適である。ノニオン系界面活性剤としては、アルキルエーテル型、アルキルフェニルエーテル型、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などのノニオン系界面活性剤が好適である。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。
界面活性剤の添加量は、PVA100質量部に対して0.01〜1質量部であることが好ましく、0.05〜0.3質量部であることがより好ましい。界面活性剤の添加量が多すぎると、界面活性剤がPVAフィルム表面に溶出し、ブロッキングの原因になり取り扱い性が低下する場合がある。
PVAフィルムを得るための製膜方法としては、押出機中で含水PVA(有機媒体や可塑剤などを含有していてもよい。以下同じ)を加熱溶融させて押出す溶融押出方法、PVAを含有する原液をロールやベルト上に流延して製膜する流延製膜法、PVAの原液を貧溶媒中にフィルム状に吐出して凝固さる湿式製膜法、PVAの原液を一旦冷却ゲル化してゲル状フィルムを製造した後に溶媒を抽出除去するゲル製膜法、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、複数の乾燥用金属ロールを用いる流延製膜法および溶融押出製膜法が、良好な偏光フィルムを与えるPVAフィルムを円滑に製造できることから好ましく採用される。
複数の乾燥用の金属ロールを用いて製膜する前記した流延製膜法において、乾燥用の金属ロールの加熱方式は特に制限されず、例えば、スチーム、熱媒、温水、電気ヒーターなどによって加熱することができる。また、温風や冷風などをPVAフィルムに吹き付けたり、PVAフィルムの周囲の空気や蒸気などを吸引するなどの補助手段を併用してもよい。また、金属ロール上に流延したPVA膜を、金属ロールで生乾き状態になるまで乾燥した後に、テンター方式やフリー方式などのフローティングドライヤーなどの加熱金属ロール以外の乾燥方法を用いて乾燥して、PVAフィルムを製造することも可能である。
フィルムの長さ方向に沿った少なくとも一方の端部、特に両方の端部が切断端部をなす本発明のPVAフィルムは、該切断端部の切断端面の「最大高さ(Ry)」が50μm以下であって、その切断端面は粗面化の度合いが極めて低く、滑らかさに優れているため、長さ方向に延伸したときに、切断端部(フィルムの幅方向の端部)に亀裂が発生しにくく、その結果フィルムの破断が生じにくい。かかる点から、本発明のPVAフィルムは、偏光フィルム(偏光板)を製造するための原反フィルムとして極めて有効である。
本発明のPVAフィルムを用いて偏光フィルムを製造する際の製法は特に制限されず、従来から知られている方法で製造することができる。例えば、本発明のPVAフィルムを用いて、染色処理、一軸延伸処理、固定処理、乾燥処理、さらに必要に応じて熱処理などを行って偏光フィルムを製造することができ、その場合に、染色処理、一軸延伸処理、固定処理などの操作の順序は特に制限されない。また、必要に応じて、前記した処理工程の1つまたは2つ以上を二回またはそれ以上行うこともできる。
具体的には、染色処理は、一軸延伸処理の前、一軸延伸処理と同時、一軸延伸処理の後のいずれの段階で行ってもよい。また、染色処理に用いる染料としては、ヨウ素−ヨウ化カリウム、各種二色性染料の1種または2種以上の混合物を使用することができる。染色処理は、一般に、染料を含有する溶液中にPVAフィルムを浸漬させて行うが、それに限定されるものではなく、例えば、PVAフィルム上に染料を塗工する方法、PVAフィルム用原料中に染料を添加しておき、染色されたPVAフィルムを製膜によって直接製造する方法などを採用することもできる。染色処理時の処理条件や具体的な処理方法などは特に制限されない。
また、PVAフィルムの一軸延伸処理は、湿式延伸法または乾熱延伸法のいずれで行ってもよい。さらに、一軸延伸処理は、ホウ酸を含む温水中で行ってもよいし、前記した染料を含有する溶液中や後記固定処理浴中でも良いし、吸水後のPVAフィルムを用いて空気中で行ってもよいし、その他の方法で行ってもよい。一軸延伸処理の際の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30〜90℃の温度が好ましく採用され、乾熱延伸する場合は50〜180℃の温度が好ましく採用される。また、一軸延伸処理の延伸倍率(多段で一軸延伸を行う場合は合計の延伸倍率)は、偏光性能の点から4倍以上であることが好ましく、5倍以上であることがより好ましい。延伸倍率の上限は特にないが、均一な延伸を行うためには8倍以下であることが好ましい。
また、延伸後のPVAフィルム(偏光フィルム)の厚みは、3〜75μm、特に5〜50μmであることが、偏光性能、取り扱い性、耐久性などの点から好ましい。
偏光フィルムの製造に当っては、一軸延伸されたPVAフィルムへの染料の吸着を強固にするために、固定処理を行うことが多い。固定処理は、ホウ酸および/またはホウ素化合物を添加した処理浴中にPVAフィルムを浸漬する方法が一般に広く採用されている。その際に、必要に応じて処理浴中にヨウ素化合物を添加してもよい。
一軸延伸処理、または一軸延伸と固定処理を行ったPVAフィルム(偏光フィルム)を次いで乾燥処理(熱処理)する。乾燥処理(熱処理)の温度は30〜150℃、特に50〜140℃であることが好ましい。乾燥処理(熱処理)の温度が低過ぎると、得られる偏光フィルムの寸法安定性が低下し易くなり、一方高すぎると染料の分解などに伴う偏光性能の低下が発生し易くなる。
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する保護膜を貼り合わせて、偏光板の形態にして各種機器に利用される。その場合の保護膜としては、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、ポリエステル系フィルムなどが使用される。また、保護膜を貼り合わせるための接着剤としては、PVA系接着剤やウレタン系接着剤などが一般に使用されており、そのうちでもPVA系接着剤が好ましく用いられる。
以下に、実施例などにより本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の例により何ら限定されるものではない。
以下の例において、各物性の評価は次の方法で行った。
(1)PVAフィルムの切断端面の「最大高さ(Ry)」および「算術平均粗さ(Ra)」の測定:
フィルムを長さ方向に沿って切断した後にロール状に巻き取ったPVAフィルム(長さ方向に沿った切断端部を有するPVAフィルム)のロールの最表層のフィルム部分(特に巻き終わりに近いフィルム部分)から、フィルムの長さ方向に沿って長さ30mmの切断端部を含むサンプルを採取し(サンプルの採取点数3)、採取したサンプルの切断端面の任意の位置でフィルムの長さ方向に沿って100μmの長さにわたってキーエンス社製の超深度形状測定顕微鏡「VK−8500」を用いて切断端面の厚み方向全体の粗面化の度合いを測定して、図2で例示したような粗さ曲線を求め、JIS B 0601−1994「表面粗さ−定義」に規定されている「最大高さ(Ry)」および「算術平均粗さ(Ra)」の算出法にしたがって切断端面の「最大高さ(Ry)」および「算術平均粗さ(Ra)」をそれぞれ算出し、3カ所の平均値を採った。
なお、切断の開始時点および中間の段階では、切断刃の刃先の磨耗がないか又は小さく、粗面化の度合いの低い滑らかな切断端面が形成されるので、ロールへの巻き取り開始時および巻き取りの中間時点での切断端面の粗面化度合いの測定は省略して、切断刃の磨耗が最も大きくなっている切断の終了間際の時点[切断処理後にロール状に巻き取ったPVAフィルムにおけるロールの最表層の部分(巻き終わりの部分)]について切断端面の「最大高さ(Ry)」および算術平均粗さ(Ra)を求めて、切断端面の粗面化の度合いの評価を行った。
(2)切断処理に供したPVAフィルム中の揮発分含量の測定:
長さ方向への切断処理に供するPVAフィルムの一部(約2g)をサンプルとして採取した後、そのサンプルを温度50℃、圧力0.1kPa以下の真空乾燥機中に入れて質量の減少が最早なくなり一定の質量になるまで乾燥して(乾燥に要した時間約4時間)、下記の式から揮発分の含有率を求めた。
PVAフィルム中の揮発分の含有率(%)={(W0−W1)/W1)}×100
[式中、W0は真空乾燥機に入れる前のサンプルの質量(g)、W1は真空乾燥した後のサンプルの質量(g)を示す。]
(3)切断処理したPVAフィルムの延伸時の破断の発生の有無の確認(フィルム破断時の延伸倍率):
(i) 長さ方向に沿った切断端部を有するPVAフィルムが延伸処理時に破断するか否かの確認は、本来、偏光フィルムを製造する際の連続延伸操作において行う必要があるが、延伸処理時のフィルムの破断は通常数時間に1回発生するか否かの頻度あり、実使用に即した試験を行うことは困難なため、以下の(ii)のモデル試験により評価を行った。
(ii) フィルムの長さ方向に沿って切断した後にロール状に巻き取ったPVAフィルム(長さ方向に沿った切断端部を有するPVAフィルム)のロールの最表層のフィルム部分(特に巻き終わりに近いフィルム部分)から、図1に示すように、フィルムの長さ方向に平行に、サンプルの縦方向の1辺(長辺)が切断端部であるようにして、縦×横=15cm×10cmの方形のサンプル(図1に示すサンプルS)を採取した(サンプルの採取点数3)。なお、その際に、切断端部に相当する辺以外の3つの辺のカットは、粗面化していない滑らかな切断面が形成されるように1つの辺のカットのたび毎に良く切れるように刃先を更新したカッターナイフ(エヌティー株式会社製「A刃」)を使用してカット作業を行った。
(iii) 上記(ii)で採取したサンプルの縦方向の両端(2つの横辺)部分でサンプルを1対のチャックによりチャック間距離4cmで把持してバッチ延伸機に取り付け、サンプル全体を30℃の水中に1分間浸漬させて水で膨潤させた後、水から取り出して直ちにサンプル全体を50℃のホウ酸4%水溶液中に浸漬し、浸漬してから1分後にそのままホウ酸水溶液中で延伸速度0.15m/分の条件下に延伸して、サンプルが破断したときのチャック間距離を測定し、下記の式から破断時の延伸倍率を求め、3個のサンプルの平均値を採った。
破断時の延伸倍率(倍)=サンプル破断時のチャック間距離(cm)÷4(cm)
(iv) 対照として、上記(ii)でサンプルを採取したのと同じロール状に巻き取ったPVAフィルム(長さ方向に沿った切断端部を有するPVAフィルム)のロールの最表層のフィルム部分(特に巻き終わりに近いフィルム部分)の幅方向のほぼ中央部分から、フィルムの長さ方向に平行に、縦×横=15cm×10cmのサイズのフィルム片状のサンプルを採取した(長さ方向に沿った切断端面をもたないサンプル)(サンプルの採取点数3)。なお、この(iv)のサンプルの採取に当っては、サンプルの縦横4つの辺(4つのカット端面)が粗面化せずに滑らかに仕上がるように、1つの辺のカットのたび毎に良く切れるように刃先を更新したカッターナイフ(エヌティー株式会社製「A刃」)を使用してカット作業を行った。
(v) 上記(iv)で得られた対照用のサンプルを用いて、上記(iii)と同じ調湿処理および延伸処理を行って、サンプル破断時の延伸倍率を求め、3個のサンプルの平均値を採った。
《実施例1》
(1) PVAチップ(PVAの重合度2400、ケン化度99.9モル%)100質量部に対してグリセリン12質量部および水220質量部を含浸させた後、含浸後のPVAチップを押出機に供給して加熱加圧下に融解して溶融原液を調製し、その溶融原液を第1の金属ロール(金属ロールの表面温度95℃、金属ロールの直径3.8m)上に押出した後、更に10個の金属ロール上で表裏面を交互に乾燥して、PVAフィルムを連続的に製造した(フィルムの幅3m、厚み75μm)。
(2) フィルムをロール状に巻き取るためのワインダーの上流側に、図4に例示したような溝付ロール10(金属製;大径部の直径Eb=20cm、小径部の直径Ec=19cm;大径部Ebの幅Wa=8mm、小径部の幅Wb=2mm)を配置すると共に、溝付ロール7の幅方向の両端近傍の小径部の位置にボールベアリングによって自由回転する図3の(a)で例示する新品の両刃型の丸刃(SKS−7タングステン製;丸刃の直径=45mm;刃部分における非テーパー状基部の肉厚d=0.3mm;刃先の角度α=20゜;刃先基部から刃先先端までの距離e=0.85mm)を各1個配置した。
(3) 上記(1)で製造したPVAフィルム(フィルム中の揮発分の含有率=3%)を、上記(2)で準備した切断装置に供給し、その際に溝付ロール10の円周表面に対するPVAの接触角度βを90゜にしてPVAフィルムを溝付ロール10の円周の一部に沿わせた状態(抱かせた状態)でPVAフィルムを溝付ロール10の大径部の表面に接触させながら15m/分の速度で移送して自由回転する新品の更新した丸刃によってPVAフィルムの両端部分を長さ方向に沿って切断して、幅2.6mのフィルムにすると共に、ワインダーにてアルミ管(直径約15.2cm)上にロール状に連続的に巻き取って、長さ方向に沿った両端部に切断端面を有する全長100m(巻き取り長さ100m)のPVAフィルムを得た。回転する丸刃による切断処理時のPVAフィルムの温度を上記した方法で測定したところ、35℃であった。また、この切断処理時に、溝付ロール7の回転速度(周速度)はPVAフィルムの移送速度とほぼ同じ15m/分であり(PVAフィルムの移送速度よりも丸刃の周速度の方が若干遅かった)、丸刃はボールベアリングによって自由回転しながらフィルムの切断が行われた。
(4) 上記(3)で得られた100mの長さで巻き取ったPVAフィルムについて、ロールの最上層のフィルム部分について、長さ方向に沿った切断端面の「最大高さ(Ry)」および「算術平均粗さ(Ra)」を上記した方法で測定したところ、最大高さ(Ry)は9.18μm、算術平均粗さ(Ra)は0.394μm、Ry/Raは23であって、長さ方向(全長)に沿った切断端面は粗面化の度合いが極めて低く、滑らかさに優れていた。
(5) また、上記(3)で得られたPVAフィルムにおけるロールの最上層のフィルム部分について、破断時の延伸倍率を上記した方法で測定したところ、10.5倍であった。一方、対照のサンプル(PVAフィルムの幅方向の中央部から採取したサンプル)における破断時の延伸倍率も10.5倍であった。かかる結果からも、この実施例1により得られたPVAフィルムでは、フィルムの長さ方向(全長)に沿った切断端面は滑らかで粗面化の程度が低いことが裏付けられた。
《実施例2》
(1) 実施例1の(3)において、フィルムの長さ方向に沿った切断長さを5000mに変えて、全長(巻き取り長さ)が5000mである幅方向の両端部に長さ方向に沿った切断端部を有するPVAフィルムのロール状物を作製した以外は、実施例1で使用したのと同じ形式の新品の丸刃を用いて実施例1の(1)〜(3)と同じ工程および操作を行った。
(2) 上記(1)で得られた5000mの長さで巻き取ったPVAフィルムについて、ロールの最上層のフィルム部分について、長さ方向に沿った切断端面の「最大高さ(Ry)」および「算術平均粗さ(Ra)」を上記した方法で測定したところ、最大高さ(Ry)は15.2μm、算術平均粗さ(Ra)は0.640μm、Ry/Raは24であって、各1個の回転する丸刃を用いてPVAフィルムの幅方向の両端部分を極めて長い長さに沿って切断したにも拘わらず、その長さ方向(全長)に沿った切断端面は5000mの切断処理後も粗面化の程度が極めて低く、滑らかさに優れていた。
(3) また、上記(1)で得られたPVAフィルムにおけるロールの最上層のフィルム部分について、破断時の延伸倍率を上記した方法で測定したところ、10.4倍であった。一方、対照のサンプル(PVAフィルムの幅方向の中央部から採取したサンプル)における破断時の延伸倍率は10.5倍であり、かかる結果からも、この実施例2により得られたPVAフィルムでは、フィルムの長さ方向(全長)に沿った切断端面は滑らかで粗面化の程度が低いことが裏付けられた。
《実施例3》
(1) 実施例1の(3)において、フィルムの長さ方向に沿った切断長さを10000mに変えて、全長(巻き取り長さ)が10000mである、幅方向の両端部に長さ方向に沿った切断端部を有するPVAフィルムのロール状物を作製した以外は、実施例1で使用したのと同じ形式の新品の丸刃を用いて、実施例1の(1)〜(3)と同じ工程および操作を行った。
(2) 上記(1)で得られた10000mの長さで巻き取ったPVAフィルムについて、ロールの最上層のフィルム部分について、長さ方向に沿った切断端面の「最大高さ(Ry)」および「算術平均粗さ(Ra)」を上記した方法で測定したところ、最大高さ(Ry)は19.1μm、算術平均粗さ(Ra)は0.873μm、Ry/Raは22であって、各1個の回転する丸刃を用いてPVAフィルムの幅方向の両端部分を極めて長い長さに沿って切断したにも拘わらず、その長さ方向(全長)に沿った切断端面は10000mの切断処理後も粗面化の程度が極めて低く、滑らかさに優れていた。
(3) また、上記(1)で得られたPVAフィルムにおけるロールの最上層のフィルム部分について、破断時の延伸倍率を上記した方法で測定したところ、10.4倍であった。一方、対照のサンプル(PVAフィルムの幅方向の中央部から採取したサンプル)における破断時の延伸倍率は10.5倍であり、かかる結果からも、この実施例3により得られたPVAフィルムでは、フィルムの長さ方向(全長)に沿った切断端面は滑らかで粗面化の程度が低いことが裏付けられた。
《実施例4》
(1) 実施例1の(3)において、回転する丸刃で切断処理する際のPVAフィルムの移送速度を6m/分に変え、フィルムの長さ方向に沿っての切断長さを5000mに変えた以外は、実施例1で使用したのと同じ形式の新品の丸刃を使用して、実施例1の(1)〜(3)と同じ工程および操作を行った。その際に、溝付ロールの回転速度(周速度)はフィルムの移送速度と同じ6m/分であり、丸刃はベアリングにより自由回転して切断処理が良好に行われた。
(2) 上記(1)で得られた5000mの長さで巻き取ったPVAフィルムについて、ロールの最上層のフィルム部分について、長さ方向に沿った切断端面の「最大高さ(Ry)」および「算術平均粗さ(Ra)」を上記した方法で測定したところ、最大高さ(Ry)は7.04μm、算術平均粗さ(Ra)は0.409μm、Ry/Raは17であって、各1個の丸刃を用いてPVAフィルムの幅方向の両端部分を大きな長さに沿って切断したにも拘わらず、その長さ方向(全長)に沿った切断端面は5000mの切断処理後も粗面化の程度が極めて低く、滑らかさに優れていた。
(3) また、上記(1)で得られたPVAフィルムにおけるロールの最上層のフィルム部分について、破断時の延伸倍率を上記した方法で測定したところ、10.5倍であった。一方、対照のサンプル(PVAフィルムの幅方向の中央部から採取したサンプル)における破断時の延伸倍率も10.5倍であり、かかる結果からも、この実施例4により得られたPVAフィルムでは、フィルムの長さ方向(全長)に沿った切断端面は滑らかで粗面化の程度が低いことが裏付けられた。
《実施例5》
(1) 実施例1の(3)において、丸刃で切断処理する際のPVAフィルムの移送速度を30m/分に変え、またフィルムの長さ方向に沿った切断長さを5000mに変えて、全長(巻き取り長さ)が5000mである、幅方向の両端部に長さ方向に沿った切断端部を有するPVAフィルムのロール状物を作製した以外は、実施例1で使用したのと同じ形式の新品の丸刃を用いて、実施例1の(1)〜(3)と同じ工程および操作を行った。その際に、溝付ロールの回転速度(周速度)はフィルムの移送速度と同じ30m/分であり、丸刃はベアリングにより自由回転して切断処理が良好に行われた。
(2) 上記(1)で得られた5000mの長さで巻き取ったPVAフィルムについて、ロールの最上層のフィルム部分について、長さ方向に沿った切断端面の「最大高さ(Ry)」および「算術平均粗さ(Ra)」を上記した方法で測定したところ、最大高さ(Ry)は45.5μm、算術平均粗さ(Ra)は0.550μm、Ry/Raは83であって、各1個の丸刃を用いてPVAフィルムの幅方向の両端部分を大きな長さに沿って切断したにも拘わらず、その長さ方向(全長)に沿った切断端面は5000mの切断処理後も粗面化の程度が極めて低く、滑らかさに優れていた。
(3) また、上記(1)で得られたPVAフィルムにおけるロールの最上層のフィルム部分について、破断時の延伸倍率を上記した方法で測定したところ、10.2倍であった。一方、対照のサンプル(PVAフィルムの幅方向の中央部から採取したサンプル)における破断時の延伸倍率は10.5倍であり、かかる結果からも、この実施例5により得られたPVAフィルムでは、フィルムの長さ方向(全長)に沿った切断端面は滑らかで粗面化の程度が低いことが裏付けられた。
《比較例1》
(1) PVAフィルムをロール状に巻き取るためのワインダーの上流側に、フィルムの幅方向の両端部を切断するための新品のシェア刃を配置した。このシェア刃は、SKH−2高速度工具鋼からなる直径118mmの円板状の上刃と、SKD−11合金工具鋼からなる直径92mmの円板状の下刃との組み合わせからなり、PVAフィルムの切断処理時に、上下の刃が共に駆動によって回転し、上下の刃のシェア(剪断力)によってPVAフィルムの切断が行われるように設計されており、引用文献2の発明で用いられているものに相当する。
(2) 実施例1の(1)と同じ工程および操作を行って製造したPVAフィルムを、上記(1)で準備したシェア刃を配置した切断装置に供給し、その際にPVAフィルムの移送速度6m/分、シェア刃の下刃の回転速度(周速度)6m/分、上刃の回転速度(周速度)6.5m/分の条件下に、シェア刃によってPVAフィルムの両端部分を長さ方向に沿って切断して、幅2.6mのフィルムにした後、ワインダーにてアルミ管(直径約15.2cm)上にロール状に連続的に巻き取って、長さ方向に沿った両端部に切断端面を有する全長5000m(巻き取り長さ5000m)のPVAフィルムを得た。
(3) 上記(2)で得られた5000mの長さで巻き取ったPVAフィルムについて、ロールの最上層のフィルム部分について、長さ方向に沿った切断端面の「最大高さ(Ry)」および「算術平均粗さ(Ra)」を上記した方法で測定したところ、最大高さ(Ry)は71.2μm、算術平均粗さ(Ra)は4.39μm、Ry/Raは16であって、実施例1〜5に比べて、切断端面の粗面化の度合いが高かった。
(4) また、上記(2)で得られたPVAフィルムにおけるロールの最上層のフィルム部分について、破断時の延伸倍率を上記した方法で測定したところ、9.8倍であり、実施例1〜5に比べて延伸時に破断し易いものであった。
《比較例2》
(1) 比較例1の(2)において、PVAフィルムの幅方向の両端部をシェア刃で切断する際のPVAフィルムの移送速度を30m/分に変え、シェア刃の下刃の回転速度(周速度)を30m/分、上刃の回転速度(周速度)を32m/分に変えた以外は、比較例1で使用したのと同じ形式の新品のシェア刃を使用して、比較例1の(1)および(2)と同じ工程および操作を行って、幅2.6mのフィルムにした後、ワインダーにてアルミ管(直径約15.2cm)上にロール状に連続的に巻き取って、長さ方向に沿った両端部に切断端面を有する全長5000m(巻き取り長さ5000m)のPVAフィルムを得た。
(2) 上記(1)で得られた5000mの長さで巻き取ったPVAフィルムについて、ロールの最上層のフィルム部分について、長さ方向に沿った切断端面の「最大高さ(Ry)」および算術平均粗さ(Ra)を上記した方法で測定したところ、最大高さ(Ry)は100μm、「算術平均粗さ(Ra)」は13.6μm、Ry/Raは7.4であって、実施例1〜5に比べて、切断端面の粗面化の度合いが大幅に高かった。
(3) また、上記(1)で得られたPVAフィルムにおけるロールの最上層のフィルム部分について、破断時の延伸倍率を上記した方法で測定したところ、9.6倍であり、実施例1〜5に比べて延伸時に破断し易いものであった。
《比較例3》
(1) PVAフィルムをロール状に巻き取るためのワインダーの上流側に、実施例1における(1)で用いたのと同じ溝付ロール7を配置すると共に、溝付ロール7の幅方向の両端近傍の小径部の位置に、フィルムの幅方向の両端部を切断するための新品の炭素工具鋼SK−2製レザー刃(刃部分における非テーパー状基部の肉厚=0.25mm、刃先の角度=17゜、片刃、非テーパー状基部から刃先までの長さe=0.85mm)を各1個固定配置した。
(2) 実施例1の(1)と同じ工程および操作を行って製造したPVAフィルムを、上記(1)で準備したレザー刃を配置した切断装置に供給し、その際にPVAフィルムを15m/分の移送速度で移送しながら、溝付ロールを回転速度(大径部の周速度)15m/で回転しながら、溝付ロールの小径部の位置でレザー刃によってPVAフィルムの両端部分を長さ方向に沿って切断して、幅2.6mのフィルムにした後、ワインダーにて支持管上にロール状に連続的に巻き取って、長さ方向に沿った両端部に切断端面を有する全長5000m(巻き取り長さ5000m)のPVAフィルムを得た。
(3) 上記(2)で得られた5000mの長さで巻き取ったPVAフィルムについて、ロールの最上層のフィルム部分について、長さ方向に沿った切断端面の「最大高さ(Ry)」および「算術平均粗さ(Ra)」を上記した方法で測定したところ、最大高さ(Ry)は56.8μm、算術平均粗さ(Ra)は4.10μm、Ry/Raは13.9であって、実施例1〜5に比べて、切断端面の粗面化の度合いが高かった。
(4) また、上記(2)で得られたPVAフィルムにおけるロールの最上層のフィルム部分について、破断時の延伸倍率を上記した方法で測定したところ、9.9倍であり、実施例1〜5に比べて延伸時に破断し易いものであった。
本発明のPVAフィルムは、フィルムの全長にわたって粗面化の度合いが極めて低くて滑らかな切断端面を有しているので、長さ方向に延伸した際に長さ方向に沿った切断端部(幅方向の端部)での亀裂の発生や亀裂を起点とするフィルムの破断などが極めて生じにくい。そのため、本発明のPVAフィルムは、長さ方向に一軸延伸して偏光フィルムを製造する際の原反フィルムなどとして有用である。
本発明の切断方法により、前記した優れた特性を有する長さ方向に切断端部を有するPVAフィルムを工業的に円滑に生産性良く製造することができる。
長さ方向に沿って切断端部を有する本発明のPVAフィルムの一部を模式的に示した図である。 フィルムの長さ方向に沿った切断端面の「最大高さ(Ry)」および「算術平均粗さ(Ra)」の求め方を示す図である。 本発明で用いる回転する丸刃の一例を示す図(断面図)である。 本発明で好ましく用いられる溝付ロールの一例および溝付ロールを用いてのPVAフィルムの切断方法の一例を示す図である。 本発明の切断方法の一例を示す図である。
1 長さ方向に切断端部を有する長尺のPVAフィルム
2 回転する丸刃
3 回転する丸刃の刃先先端
4 回転する丸刃の刃部分の研磨されたテーパー面
4’ 回転する丸刃の刃部分の研磨されたテーパー面
5 回転する丸刃の刃部分の垂直な面
6 回転する丸刃の刃部分の研磨されたテーパー面
7 丸刃取付部材
8 回転軸
9 ベアリング
10 溝付ロール
10a 溝付ロールの大径部
10b 溝付ロールの小径部
11 ロール
12 ロール

Claims (12)

  1. フィルムの長さ方向に沿った2つの端部の少なくとも一方が切断刃によって形成した切断端部である長尺のポリビニルアルコールフィルムであって、当該ポリビニルアルコールフィルムはポリビニルエステルをケン化して得られるケン化度が95モル%以上で重合度が1000〜8000のポリビニルアルコールを用いて形成されているフィルムであり、且つ前記切断端部の切断端面の表面粗さの度合いが、フィルムの全長にわたって、下記の式(1);
    最大高さ(Ry)≦50μm (1)
    [式中、「最大高さ(Ry)」は、JIS B 0601−1994「表面粗さ−定義」に規定されている「最大高さ(Ry)」を示す。]
    を満足することを特徴とするポリビニルアルコールフィルム。
  2. 前記切断端部の切断端面の表面粗さの度合いが、フィルムの全長にわたって、下記の式(2);
    算術平均粗さ(Ra)≦1.4μm (2)
    [式中、「算術平均粗さ(Ra)は、JIS B 0601−1994「表面粗さ−定義」に規定されている「算術平均粗さ(Ra)」を示す。]
    を更に満足する請求項1に記載のポリビニルアルコールフィルム。
  3. 前記切断端部の切断端面における「最大高さ(Ry)」と「算術平均粗さ(Ra)」との比(Ry/Ra)がフィルムの全長にわたって17〜40である請求項1または2に記載のポリビニルアルコールフィルム。
  4. フィルムの長さが1000m以上であり、ロール状に巻かれている請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリビニルアルコールフィルム。
  5. 偏光フィルム用である請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリビニルアルコールフィルム。
  6. ポリビニルエステルをケン化して得られるケン化度が95モル%以上で重合度が1000〜8000のポリビニルアルコールを用いて形成されている長尺のポリビニルアルコールフィルムを移送しながら、1つの切断端部の形成のために各1個の回転する丸刃を使用して、フィルムを長さ方向に沿って平行に切断するポリビニルアルコールフィルムの切断方法であって、ポリビニルアルコールフィルムの移送時にフィルムが接触する大径部とフィルムが接触しない小径部をロール軸方向に有する溝付ロールを使用し、溝付ロールの大径部の表面に、溝付ロールの円周に沿ってポリビニルアルコールフィルムを10°〜100゜の角度で接触させて移送しながら、溝付ロールの小径部の位置で回転する丸刃によってポリビニルアルコールフィルムを長さ方向に沿って切断することを特徴とするポリビニルアルコールフィルムの切断方法。
  7. 長尺のポリビニルアルコールフィルムの幅方向の2箇所を、各1個の回転する丸刃によって長さ方向に沿ってそれぞれ切断して、フィルムの長さ方向に沿った両方の端部が切断により形成された切断端部であるポリビニルアルコールフィルムを形成する請求項6に記載の切断方法。
  8. 長尺のポリビニルアルコールフィルムの移送に伴って丸刃を自由回転させながらポリビニルアルコールフィルムを長さ方向に沿って切断する請求項6または7に記載の切断方法。
  9. 丸刃の直径が40mm以上である請求項6〜8のいずれか1項に記載の切断方法。
  10. ポリビニルアルコールフィルムを40m/分以下の速度で移送しながら回転する丸刃により切断する請求項6〜9のいずれか1項に記載の切断方法。
  11. ポリビニルアルコールフィルムの揮発分含量を0.1〜10質量%にして、回転する丸刃により、温度10〜70℃で切断を行う請求項6〜10のいずれか1項に記載の切断方法。
  12. 丸刃の刃部分における非テーパー状基部の肉厚が0.05〜1mmであり、溝付ロールのロール軸方向での小径部の幅が丸刃の刃部分における非テーパー状基部の肉厚の2〜50倍である請求項6〜11のいずれか1項に記載の切断方法。
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