JP4592147B2 - ポリビニルアルコールフィルムおよび偏光フィルム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光性能の耐久性に優れた偏光フィルムの製造原料として有用なポリビニルアルコールフィルムおよびこれ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、液晶テレビ等の広範囲に広がり、大画面での長時間使用や屋外での使用が増えてきたことから、従来品以上に耐久性に優れた偏光板が求められている。
【０００３】
偏光板は、一般にポリビニルアルコールフィルム（以下、これを「ＰＶＡフィルム」と略記し、また、これの原料であるポリビニルアルコールをポリビニルアルコール系重合体と言い、これを「ＰＶＡ」と略記することがある）を一軸延伸して染色して得られ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となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記偏光板は、水や熱により退色して偏光性能が低下する。特に高湿下では著しい。そのため、従来より、偏光板の基材となるＰＶＡフィルムの耐湿性を向上させるために、変性や架橋および熱処理などを施す種々の試みが行われている。しかし、これら従来の方法は、ＰＶＡの水に対する親和性を低下させたり、ＰＶＡ分子を固定して水の侵入を阻害する工夫であるため、偏光フィルムに用いられる二色性染料に対する親和性も低下して、染色性が阻害されたり、さらに延伸性も低下するなどの弊害を伴う。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、高湿下でも偏光性能の著しい低下が起らない耐久性に優れた液晶ディスプレイ用として好適な偏光フィルムを得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の偏光フィルム用に有用なＰＶＡフィルムは、けん化度が９９．９５モル%以上９９．９９モル%未満のＰＶＡ１００重量部に対し、多価アルコールからなる水膨潤助剤を１〜３０重量部含有させているとともに、このＰＶＡの重合度が２０００以上である。このとき、前記ＰＶＡフィルムの膨潤度が１２０％〜３３０％であることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
この発明のＰＶＡフィルムを構成するポリビニルアルコール系重合体（ＰＶＡ）としては、ビニルエステル系モノマーを重合して得られたビニルエステル系重合体をけん化し、ビニルエステル単位をビニルアルコール単位としたものを用いることができる。該ビニルエステル系モノマーとしては、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル等を挙げることができ、これらのなかでも酢酸ビニルを用いるのが好ましい。
【０００８】
ビニルエステル系モノマーを重合させる際に、必要に応じて共重合可能な他のモノマーを、発明の趣旨を損なわない範囲内（好ましくは１５モル％以下、より好ましくは５モル％以下の割合）で共重合させることもできる。
【０００９】
このようなビニルエステル系モノマーと共重合可能なモノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、イソブテン等の炭素数３〜３０のオレフィン類；アクリル酸およびその塩；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｉ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｉ−ブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクタデシル等のアクリル酸エステル類；メタクリル酸およびその塩；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｉ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｉ−ブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸２−エチルへキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸オクタデシル等のメタクリル酸エステル類；アクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アクリルアミドプロパンスルホン酸およびその塩、アクリルアミドプロピルジメチルアミンおよびその塩、Ｎ−メチロールアクリルアミドおよびその誘導体等のアクリルアミド誘導体；メタクリルアミド、Ｎ−メチルメタクリルアミド、Ｎ−エチルメタクリルアミド、メタクリルアミドプロパンスルホン酸およびその塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミンおよびその塩、Ｎ−メチロールアクリルアミドおよびその誘導体等のメタクリルアミド誘導体；Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルピロリドン等のＮ−ビニルアミド類；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、ｉ−プロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテル、ｉ−ブチルビニルエーテル、ｔ−ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等のビニルエーテル類；アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル類；塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニル類；酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物；マレイン酸およびその塩またはそのエステル；イタコン酸およびその塩またはそのエステル；ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル化合物；酢酸イソプロペニル等を挙げることができる。
【００１０】
前記ＰＶＡフィルムを構成するＰＶＡの重合度は、フィルムの強度の点からは５００以上、偏光性能の点からは１０００以上である必要がある。本発明のＰＶＡの重合度は、さらに、耐久性能の点から２０００以上であり、３５００以上がより好ましい。ＰＶＡの重合度の上限は、フィルムの製膜性の点から１００００以下が好ましい。
【００１１】
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)
【００１２】
前記ＰＶＡフィルムを構成するＰＶＡのけん化度は、偏光フィルムの耐久性（高湿下でも偏光性能の著しい低下が起こらない）の点から９９．９モル％以上であり、９９．９２モル％以上が好ましく、９９．９５モル％以上がより好ましく、９９．９７モル％以上が最も好ましい。また、けん化度９９．９９モル％以上のＰＶＡは製造が困難になる傾向があるため、これより低くすることが好ましい。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うる単位の中で、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。
【００１３】
工業的に生産されるＰＶＡ樹脂には、けん化度の低いＰＶＡも混入していると考えられるが、本発明のけん化度とは上記ＪＩＳ法により求めた平均けん化度である。ただし、偏光フィルムの耐久性の点からは、本発明の範囲を逸脱するようなけん化度が低いＰＶＡが混入していないことが好ましい。けん化度が低いＰＶＡは、けん化度が高いＰＶＡに比べて水に溶解しやすいことから、温水で水洗したＰＶＡ樹脂を用いることが好ましい。
【００１４】
本発明のＰＶＡフィルムに用いられる水膨潤助剤としては、ＰＶＡフィルムに添加した際に、透明性を阻害せず、膨潤度を向上させる物質が用いられ、ＰＶＡフィルムを水で膨潤した場合に溶出する物質であれば特に限定はない。例えば、塩化リチウムなどの無機塩類やグリセリンなどの多価アルコールが好適に用いられる。取り扱いの容易さの点から、多価アルコールが最も好ましい。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、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等を挙げることができ、これらのうち１種または２種以上を使用できる。これらの中でも、膨潤性の向上効果から、エチレングリコールあるいはグリセリンが好適に使用される。
【００１５】
水膨潤助剤の添加量としては、ＰＶＡ１００重量部に対して１〜３０重量部であり、５〜２０重量部がより好ましい。１重量部より少ないと、偏光フィルムを製造する際の染色性や延伸性が劣る。一方、３０重量部より多いと、フィルムが柔軟になりすぎて取り扱い性が低下する。
【００１６】
また、前記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、アニオン性あるい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、例えば、ラウリン酸カリウムなどのカルボン酸型、オクチルサルフェートなどの硫酸エステル型、ドデシルベンゼンスルホネートなどのスルホン酸型のアニオン性界面活性剤が好適である。ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどのアルキルエーテル型、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルなどのアルキルフェニルエーテル型、ポリオキシエチレンラウレートなどのアルキルエステル型、ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテルなどのアルキルアミン型、ポリオキシエチレンラウリン酸アミドなどのアルキルアミド型、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンエーテルなどのポリプロピレングリコールエーテル型、オレイン酸ジエタノールアミドなどのアルカノールアミド型、ポリオキシアルキレンアリルフェニルエーテルなどのアリルフェニルエーテル型などのノニオン性界面活性剤が好適である。これらの界面活性剤の１種あるいは２種以上の組み合わせで使用することができる。
【００１７】
界面活性剤の添加量としては、ＰＶＡ１００重量部に対して０．０１〜１重量部が好ましく、０．０５〜０．３重量部が特に好ましい。０．０１重量部より少ないと、延伸性向上や染色性向上の効果が現れにくく、一方、１重量部より多いと、フィルム表面に溶出して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。
【００１８】
前記ＰＶＡフィルムを製造する方法としては、例えば、ＰＶＡを溶剤に溶解したＰＶＡ溶液を使用して、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や、含水ＰＶＡ（有機溶剤などを含んでいても良い）を溶融して行う溶融押出製膜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ＰＶＡフィルムが得られることから好ましい。このＰＶＡフィルムを製造する際に使用されるＰＶＡ溶液の揮発分濃度は５０〜９０重量％が好ましく、５５〜８０重量％がより好ましい。揮発分濃度が５０％より小さいと粘度が高くなるため製膜が困難となる。揮発分濃度が９０％より大きいと粘度が低くなり過ぎてフィルムの厚さ均一性が損なわれ易いため好ましくない。
【００１９】
本発明のＰＶＡフィルムの膨潤度は１２０〜３３０％であり、１４０〜３３０％が好ましく、１８０〜３００％がより好ましく、２２０〜２８０％が最も好ましい。膨潤度が１２０％より小さいと、延伸時の切断が起こりやすくて延伸倍率を低くする必要があるため、偏光性能が上がりにくい場合がある。膨潤度が３３０％より大きいと、延伸時に配向されにくいため、初期の偏光度が上がりにくく、耐久性も低くなる場合がある。ここでいう膨潤度（％）の測定法は次の通りである。すなわち、ＰＶＡフィルム３ｇを約３ｍｍ幅に裁断し、３０°Ｃの温水に１５分間浸漬後、３００ｒｐｍで５分間遠心脱水した後のフィルム重量を（Ｗ１）、それを１０５°Ｃで１６時間乾燥した後のフィルム重量を（Ｗ２）とすると、膨潤度（％）は次式により求められる。
膨潤度（％）＝（（Ｗ１）／（Ｗ２））×１００
【００２０】
前記ＰＶＡフィルムの平均厚さは５〜１５０μｍが好ましく、３０〜１００μｍがより好ましい。
【００２１】
前記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、乾燥処理、さらに必要に応じて熱処理を行えばよい。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の二つの工程を同時に実施しても良い。また、各工程を複数回繰り返しても良い。
【００２２】
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が、エチレン変性ＰＶＡは、一軸延伸により結晶化度が上がりやすく染色性が低下することがあるため、一軸延伸に先立つ任意の工程あるいは一軸延伸工程中において染色するのが好ましい。
【００２３】
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等の二色性染料などが使用できる。染色は、通常、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できるが、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。
【００２４】
前記ＰＶＡフィルムの長さ方向に行う一軸延伸は、湿式延伸法あるいは乾熱延伸法を使用でき、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よい）または吸水後のフィルムを用いて空気中で行ってもよい。延伸倍率は、４倍以上が好ましく、５倍以上が特に好ましい。延伸倍率が４倍より小さいと、実用的に十分な偏光性能や耐久性能が得られにくい。延伸は一段階で目的の延伸倍率まで行ってもよいが、二段階以上の多段延伸を行った方がさらにネックインが小さくなり、光学性能がより均一なものが得られる。
【００２５】
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℃が、また乾熱延伸する場合は５０〜１８０℃が好適である。延伸後のＰＶＡフィルムの厚さは、３〜７５μｍが好ましく、１０〜５０μｍがより好ましい。
【００２６】
前記ＰＶＡ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できる。固定処理に使用する処理浴には、通常、ホウ酸および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よい。
【００２７】
前記ＰＶＡフィルムの乾燥処理（熱処理）は３０〜１５０℃で行うのが好ましく、５０〜１５０℃で行うのがより好ましい。
【００２８】
以上のようにして得られる本発明の偏光フィルムは、通常、その両面あるいは片面に、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、通常セルロースアセテート系フィルム、アクリル系フィルム、ポリエステル系フィルム等が使用される。
【００２９】
【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。なお、実施例中の二色性比は以下の方法により評価した。
【００３０】
二色性比：
得られた偏光フィルムの偏光性能を評価する指標として二色性比を使用した。この二色性比は、日本電子機械工業会規格（ＥＩＡＪ）ＬＤ−２０１−１９８３に準拠し、分光光度計を用いて、Ｃ光源、２℃視野にて測定・計算して得た透過率Ｔｓ（％）と偏光度Ｐ（％）を使用して下記の式から求めた。
【００３１】
実施例１
けん化度９９．９７モル％で重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン２０重量部とポリオキシエチレンラウリルエーテル０．１重量部および水を含浸した揮発分７０％の含水ＰＶＡチップを、最高温度１３０℃の押出機で加熱溶融した。この溶融物を熱交換機で１００℃に冷却した後、９５℃の金属ドラムに溶融押出製膜し、１００℃で乾燥した。そして、フィルム幅２．６ｍで平均厚さ７５μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は２３０％であった。
【００３２】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で４．５倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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。
【００３３】
得られた偏光フィルムの透過率は４３．８％、偏光度は９９．７％、二色性比は４９．６であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は４４．６％、偏光度は９６．３％、二色性比は３０．９であり、二色性比の変化率は約６２％であった。
【００３４】
実施例２
けん化度９９．９５モル％で重合度４０００のＰＶＡ１００重量部、グリセリン１５重量部、ラウリン酸ジエタノールアミド０．１重量部および水を１２０℃でタンク溶解し、揮発分９０％の混合溶液を作製した。この溶液を熱交換機で１００℃に冷却後、９５℃の金属ドラムに流延製膜して１００℃の温風で乾燥し、フィルム幅２．８ｍで平均厚さ５０μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は２５０％であった。
【００３５】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で５．０倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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。
【００３６】
得られた偏光フィルムの透過率は４３．５％、偏光度は９９．８％、二色性比は５０．２であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は４４．７％、偏光度は９７．５％、二色性比は３６．１であり、二色性比の変化率は約７２％であった。
【００３７】
実施例３
けん化度９９．９７モル％で重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン１０重量部とポリオキシエチレンラウリルエーテル０．１重量部および水を含浸した揮発分７０％の含水ＰＶＡチップを、最高温度１３０℃の押出機で加熱溶融した。この溶融物を熱交換機で１００℃に冷却した後、９５℃の金属ドラムに溶融押出製膜し、１２０℃で乾燥した。そして、フィルム幅２．６ｍで平均厚さ７５μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は１３０％であった。
【００３８】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で４．２倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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。
【００３９】
得られた偏光フィルムの透過率は４４．３％、偏光度は９９．２％、二色性比は４５．１であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は４８．３％、偏光度は８５．２％、二色性比は２３．７であり、二色性比の変化率は約５３％であった。
【００４０】
実施例４
けん化度９９．９７モル％で重合度２４００のＰＶＡ１００重量部、グリセリン２０重量部、ラウリン酸ジエタノールアミド０．１重量部および水を１２０℃でタンク溶解し、揮発分８０％の混合溶液を作製した。この溶液を熱交換機で１００℃に冷却後、９５℃の金属ドラムに流延製膜して８０℃の温風で乾燥し、フィルム幅２．８ｍで平均厚さ５０μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は３５０％であった。
【００４１】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で４．７倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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。
【００４２】
得られた偏光フィルムの透過率は４３．３％、偏光度は９９．３％、二色性比は３９．３であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は５０．７％、偏光度は７７．６％、二色性比は２０．７であり、二色性比の変化率は約５３％であった。
【００４３】
比較例４
けん化度９９．９５モル%で重合度１７００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン１５重量部とポリオキシエチレンラウリルエーテル０．１重量部および水を含浸した揮発分６０％の含水ＰＶＡチップを、最高温度１３０℃の押出機で加熱溶融した。この溶融物を熱交換機で１００℃に冷却した後、９５℃の金属ドラムに溶融押出製膜し、１００℃で乾燥した。そして、フィルム幅１．３ｍで平均厚さ７５μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は２００％であった。
【００４４】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で４．０倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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。
【００４５】
得られた偏光フィルムの透過率は４４．０％、偏光度は９８．８％、二色性比は３９．２であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は５５．１％、偏光度は６３．４％、二色性比は１５．３であり、二色性比の変化率は約３９％であった。
【００４６】
比較例１
けん化度９９．７０モル％で重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン２０重量部とポリオキシエチレンラウリルエーテル０．１重量部および水を含浸した揮発分７０％の含水ＰＶＡチップを、最高温度１３０℃の押出機で加熱溶融した。この溶融物を熱交換機で１００℃に冷却した後、９５℃の金属ドラムに溶融押出製膜し、１００℃で乾燥した。そして、フィルム幅２．６ｍで平均厚さ７５μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は２８０％であった。
【００４７】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で４．６倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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。
【００４８】
得られた偏光フィルムの透過率は４３．３％、偏光度は９９．８％、二色性比は４８．７であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は５４．５％、偏光度は６６．６％、二色性比は１７．６であり、二色性比の変化率は約３６％であった。
【００４９】
比較例２
けん化度９９．７０モル％で重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン４０重量部とポリオキシエチレンラウリルエーテル０．１重量部および水を含浸した揮発分７０％の含水ＰＶＡチップを、最高温度１３０℃の押出機で加熱溶融した。この溶融物を熱交換機で１００℃に冷却した後、９５℃の金属ドラムに溶融押出製膜し、１００℃で乾燥した。そして、フィルム幅２．６ｍで平均厚さ７５μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は３６０％であった。
【００５０】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で４．８倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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透過率は４３．２％、偏光度は９９．２％、二色性比は３８．３であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は６４．８％、偏光度は４０．３％、二色性比は１０．０であり、二色性比の変化率は約２６％であった。
【００５２】
比較例３
けん化度９９．７０モル％で重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、ポリオキシエチレンラウリルエーテル０．１重量部および水を含浸した揮発分７０％の含水ＰＶＡチップを、最高温度１３０℃の押出機で加熱溶融した。この溶融物を熱交換機で１００℃に冷却した後、９５℃の金属ドラムに溶融押出製膜し、１００℃で乾燥した。そして、フィルム幅２．６ｍで平均厚さ７５μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は１４０％であった。
【００５３】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で４．１倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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。
【００５４】
得られた偏光フィルムの透過率は４４．２％、偏光度は９９．２％、二色性比は４４．３であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は５８．３％、偏光度は５５．４％、二色性比は１３．６であり、二色性比の変化率は約３１％であった。
【００５５】
上記の各実施例や比較例から明らかなように、ＰＶＡフィルムのけん化度が９９．９モル％未満であったり、また水膨潤助剤を含まなかったり、さらにＰＶＡフィルム１００重量部に対する水膨潤助剤の含有率が１〜３０重量部の範囲から逸脱すると、湿度の影響を受けて偏光性能（二色性比）が低下する。このことから、高湿下における偏光性能の低下を防止して耐久性を高めるためには、ＰＶＡフィルムのけん化度を９９．９モル％以上とし、また水膨潤助剤の含有量を１〜３０重量部の範囲にする必要のあることが理解できる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高湿下でも偏光性能の著しい低下が起らない耐久性に優れ、液晶ディスプレイ用として好適な偏光フィルムを得ることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光性能の耐久性に優れた偏光フィルムの製造原料として有用なポリビニルアルコールフィルムおよびこれ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、液晶テレビ等の広範囲に広がり、大画面での長時間使用や屋外での使用が増えてきたことから、従来品以上に耐久性に優れた偏光板が求められている。
【０００３】
偏光板は、一般にポリビニルアルコールフィルム（以下、これを「ＰＶＡフィルム」と略記し、また、これの原料であるポリビニルアルコールをポリビニルアルコール系重合体と言い、これを「ＰＶＡ」と略記することがある）を一軸延伸して染色して得られ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となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記偏光板は、水や熱により退色して偏光性能が低下する。特に高湿下では著しい。そのため、従来より、偏光板の基材となるＰＶＡフィルムの耐湿性を向上させるために、変性や架橋および熱処理などを施す種々の試みが行われている。しかし、これら従来の方法は、ＰＶＡの水に対する親和性を低下させたり、ＰＶＡ分子を固定して水の侵入を阻害する工夫であるため、偏光フィルムに用いられる二色性染料に対する親和性も低下して、染色性が阻害されたり、さらに延伸性も低下するなどの弊害を伴う。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、高湿下でも偏光性能の著しい低下が起らない耐久性に優れた液晶ディスプレイ用として好適な偏光フィルムを得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の偏光フィルム用に有用なＰＶＡフィルムは、けん化度が９９．９５モル%以上９９．９９モル%未満のＰＶＡ１００重量部に対し、多価アルコールからなる水膨潤助剤を１〜３０重量部含有させているとともに、このＰＶＡの重合度が２０００以上である。このとき、前記ＰＶＡフィルムの膨潤度が１２０％〜３３０％であることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
この発明のＰＶＡフィルムを構成するポリビニルアルコール系重合体（ＰＶＡ）としては、ビニルエステル系モノマーを重合して得られたビニルエステル系重合体をけん化し、ビニルエステル単位をビニルアルコール単位としたものを用いることができる。該ビニルエステル系モノマーとしては、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル等を挙げることができ、これらのなかでも酢酸ビニルを用いるのが好ましい。
【０００８】
ビニルエステル系モノマーを重合させる際に、必要に応じて共重合可能な他のモノマーを、発明の趣旨を損なわない範囲内（好ましくは１５モル％以下、より好ましくは５モル％以下の割合）で共重合させることもできる。
【０００９】
このようなビニルエステル系モノマーと共重合可能なモノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、イソブテン等の炭素数３〜３０のオレフィン類；アクリル酸およびその塩；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｉ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｉ−ブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクタデシル等のアクリル酸エステル類；メタクリル酸およびその塩；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｉ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｉ−ブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸２−エチルへキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸オクタデシル等のメタクリル酸エステル類；アクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アクリルアミドプロパンスルホン酸およびその塩、アクリルアミドプロピルジメチルアミンおよびその塩、Ｎ−メチロールアクリルアミドおよびその誘導体等のアクリルアミド誘導体；メタクリルアミド、Ｎ−メチルメタクリルアミド、Ｎ−エチルメタクリルアミド、メタクリルアミドプロパンスルホン酸およびその塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミンおよびその塩、Ｎ−メチロールアクリルアミドおよびその誘導体等のメタクリルアミド誘導体；Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルピロリドン等のＮ−ビニルアミド類；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、ｉ−プロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテル、ｉ−ブチルビニルエーテル、ｔ−ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等のビニルエーテル類；アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル類；塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニル類；酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物；マレイン酸およびその塩またはそのエステル；イタコン酸およびその塩またはそのエステル；ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル化合物；酢酸イソプロペニル等を挙げることができる。
【００１０】
前記ＰＶＡフィルムを構成するＰＶＡの重合度は、フィルムの強度の点からは５００以上、偏光性能の点からは１０００以上である必要がある。本発明のＰＶＡの重合度は、さらに、耐久性能の点から２０００以上であり、３５００以上がより好ましい。ＰＶＡの重合度の上限は、フィルムの製膜性の点から１００００以下が好ましい。
【００１１】
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)
【００１２】
前記ＰＶＡフィルムを構成するＰＶＡのけん化度は、偏光フィルムの耐久性（高湿下でも偏光性能の著しい低下が起こらない）の点から９９．９モル％以上であり、９９．９２モル％以上が好ましく、９９．９５モル％以上がより好ましく、９９．９７モル％以上が最も好ましい。また、けん化度９９．９９モル％以上のＰＶＡは製造が困難になる傾向があるため、これより低くすることが好ましい。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うる単位の中で、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。
【００１３】
工業的に生産されるＰＶＡ樹脂には、けん化度の低いＰＶＡも混入していると考えられるが、本発明のけん化度とは上記ＪＩＳ法により求めた平均けん化度である。ただし、偏光フィルムの耐久性の点からは、本発明の範囲を逸脱するようなけん化度が低いＰＶＡが混入していないことが好ましい。けん化度が低いＰＶＡは、けん化度が高いＰＶＡに比べて水に溶解しやすいことから、温水で水洗したＰＶＡ樹脂を用いることが好ましい。
【００１４】
本発明のＰＶＡフィルムに用いられる水膨潤助剤としては、ＰＶＡフィルムに添加した際に、透明性を阻害せず、膨潤度を向上させる物質が用いられ、ＰＶＡフィルムを水で膨潤した場合に溶出する物質であれば特に限定はない。例えば、塩化リチウムなどの無機塩類やグリセリンなどの多価アルコールが好適に用いられる。取り扱いの容易さの点から、多価アルコールが最も好ましい。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、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等を挙げることができ、これらのうち１種または２種以上を使用できる。これらの中でも、膨潤性の向上効果から、エチレングリコールあるいはグリセリンが好適に使用される。
【００１５】
水膨潤助剤の添加量としては、ＰＶＡ１００重量部に対して１〜３０重量部であり、５〜２０重量部がより好ましい。１重量部より少ないと、偏光フィルムを製造する際の染色性や延伸性が劣る。一方、３０重量部より多いと、フィルムが柔軟になりすぎて取り扱い性が低下する。
【００１６】
また、前記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、アニオン性あるい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、例えば、ラウリン酸カリウムなどのカルボン酸型、オクチルサルフェートなどの硫酸エステル型、ドデシルベンゼンスルホネートなどのスルホン酸型のアニオン性界面活性剤が好適である。ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどのアルキルエーテル型、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルなどのアルキルフェニルエーテル型、ポリオキシエチレンラウレートなどのアルキルエステル型、ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテルなどのアルキルアミン型、ポリオキシエチレンラウリン酸アミドなどのアルキルアミド型、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンエーテルなどのポリプロピレングリコールエーテル型、オレイン酸ジエタノールアミドなどのアルカノールアミド型、ポリオキシアルキレンアリルフェニルエーテルなどのアリルフェニルエーテル型などのノニオン性界面活性剤が好適である。これらの界面活性剤の１種あるいは２種以上の組み合わせで使用することができる。
【００１７】
界面活性剤の添加量としては、ＰＶＡ１００重量部に対して０．０１〜１重量部が好ましく、０．０５〜０．３重量部が特に好ましい。０．０１重量部より少ないと、延伸性向上や染色性向上の効果が現れにくく、一方、１重量部より多いと、フィルム表面に溶出して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。
【００１８】
前記ＰＶＡフィルムを製造する方法としては、例えば、ＰＶＡを溶剤に溶解したＰＶＡ溶液を使用して、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や、含水ＰＶＡ（有機溶剤などを含んでいても良い）を溶融して行う溶融押出製膜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ＰＶＡフィルムが得られることから好ましい。このＰＶＡフィルムを製造する際に使用されるＰＶＡ溶液の揮発分濃度は５０〜９０重量％が好ましく、５５〜８０重量％がより好ましい。揮発分濃度が５０％より小さいと粘度が高くなるため製膜が困難となる。揮発分濃度が９０％より大きいと粘度が低くなり過ぎてフィルムの厚さ均一性が損なわれ易いため好ましくない。
【００１９】
本発明のＰＶＡフィルムの膨潤度は１２０〜３３０％であり、１４０〜３３０％が好ましく、１８０〜３００％がより好ましく、２２０〜２８０％が最も好ましい。膨潤度が１２０％より小さいと、延伸時の切断が起こりやすくて延伸倍率を低くする必要があるため、偏光性能が上がりにくい場合がある。膨潤度が３３０％より大きいと、延伸時に配向されにくいため、初期の偏光度が上がりにくく、耐久性も低くなる場合がある。ここでいう膨潤度（％）の測定法は次の通りである。すなわち、ＰＶＡフィルム３ｇを約３ｍｍ幅に裁断し、３０°Ｃの温水に１５分間浸漬後、３００ｒｐｍで５分間遠心脱水した後のフィルム重量を（Ｗ１）、それを１０５°Ｃで１６時間乾燥した後のフィルム重量を（Ｗ２）とすると、膨潤度（％）は次式により求められる。
膨潤度（％）＝（（Ｗ１）／（Ｗ２））×１００
【００２０】
前記ＰＶＡフィルムの平均厚さは５〜１５０μｍが好ましく、３０〜１００μｍがより好ましい。
【００２１】
前記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、乾燥処理、さらに必要に応じて熱処理を行えばよい。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の二つの工程を同時に実施しても良い。また、各工程を複数回繰り返しても良い。
【００２２】
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が、エチレン変性ＰＶＡは、一軸延伸により結晶化度が上がりやすく染色性が低下することがあるため、一軸延伸に先立つ任意の工程あるいは一軸延伸工程中において染色するのが好ましい。
【００２３】
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等の二色性染料などが使用できる。染色は、通常、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できるが、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。
【００２４】
前記ＰＶＡフィルムの長さ方向に行う一軸延伸は、湿式延伸法あるいは乾熱延伸法を使用でき、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よい）または吸水後のフィルムを用いて空気中で行ってもよい。延伸倍率は、４倍以上が好ましく、５倍以上が特に好ましい。延伸倍率が４倍より小さいと、実用的に十分な偏光性能や耐久性能が得られにくい。延伸は一段階で目的の延伸倍率まで行ってもよいが、二段階以上の多段延伸を行った方がさらにネックインが小さくなり、光学性能がより均一なものが得られる。
【００２５】
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℃が、また乾熱延伸する場合は５０〜１８０℃が好適である。延伸後のＰＶＡフィルムの厚さは、３〜７５μｍが好ましく、１０〜５０μｍがより好ましい。
【００２６】
前記ＰＶＡ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できる。固定処理に使用する処理浴には、通常、ホウ酸および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よい。
【００２７】
前記ＰＶＡフィルムの乾燥処理（熱処理）は３０〜１５０℃で行うのが好ましく、５０〜１５０℃で行うのがより好ましい。
【００２８】
以上のようにして得られる本発明の偏光フィルムは、通常、その両面あるいは片面に、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、通常セルロースアセテート系フィルム、アクリル系フィルム、ポリエステル系フィルム等が使用される。
【００２９】
【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。なお、実施例中の二色性比は以下の方法により評価した。
【００３０】
二色性比：
得られた偏光フィルムの偏光性能を評価する指標として二色性比を使用した。この二色性比は、日本電子機械工業会規格（ＥＩＡＪ）ＬＤ−２０１−１９８３に準拠し、分光光度計を用いて、Ｃ光源、２℃視野にて測定・計算して得た透過率Ｔｓ（％）と偏光度Ｐ（％）を使用して下記の式から求めた。
実施例１
けん化度９９．９７モル％で重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン２０重量部とポリオキシエチレンラウリルエーテル０．１重量部および水を含浸した揮発分７０％の含水ＰＶＡチップを、最高温度１３０℃の押出機で加熱溶融した。この溶融物を熱交換機で１００℃に冷却した後、９５℃の金属ドラムに溶融押出製膜し、１００℃で乾燥した。そして、フィルム幅２．６ｍで平均厚さ７５μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は２３０％であった。
【００３２】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で４．５倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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。
【００３３】
得られた偏光フィルムの透過率は４３．８％、偏光度は９９．７％、二色性比は４９．６であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は４４．６％、偏光度は９６．３％、二色性比は３０．９であり、二色性比の変化率は約６２％であった。
【００３４】
実施例２
けん化度９９．９５モル％で重合度４０００のＰＶＡ１００重量部、グリセリン１５重量部、ラウリン酸ジエタノールアミド０．１重量部および水を１２０℃でタンク溶解し、揮発分９０％の混合溶液を作製した。この溶液を熱交換機で１００℃に冷却後、９５℃の金属ドラムに流延製膜して１００℃の温風で乾燥し、フィルム幅２．８ｍで平均厚さ５０μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は２５０％であった。
【００３５】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で５．０倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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。
【００３６】
得られた偏光フィルムの透過率は４３．５％、偏光度は９９．８％、二色性比は５０．２であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は４４．７％、偏光度は９７．５％、二色性比は３６．１であり、二色性比の変化率は約７２％であった。
【００３７】
実施例３
けん化度９９．９７モル％で重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン１０重量部とポリオキシエチレンラウリルエーテル０．１重量部および水を含浸した揮発分７０％の含水ＰＶＡチップを、最高温度１３０℃の押出機で加熱溶融した。この溶融物を熱交換機で１００℃に冷却した後、９５℃の金属ドラムに溶融押出製膜し、１２０℃で乾燥した。そして、フィルム幅２．６ｍで平均厚さ７５μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は１３０％であった。
【００３８】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で４．２倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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。
【００３９】
得られた偏光フィルムの透過率は４４．３％、偏光度は９９．２％、二色性比は４５．１であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は４８．３％、偏光度は８５．２％、二色性比は２３．７であり、二色性比の変化率は約５３％であった。
【００４０】
実施例４
けん化度９９．９７モル％で重合度２４００のＰＶＡ１００重量部、グリセリン２０重量部、ラウリン酸ジエタノールアミド０．１重量部および水を１２０℃でタンク溶解し、揮発分８０％の混合溶液を作製した。この溶液を熱交換機で１００℃に冷却後、９５℃の金属ドラムに流延製膜して８０℃の温風で乾燥し、フィルム幅２．８ｍで平均厚さ５０μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は３５０％であった。
【００４１】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で４．７倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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。
【００４２】
得られた偏光フィルムの透過率は４３．３％、偏光度は９９．３％、二色性比は３９．３であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は５０．７％、偏光度は７７．６％、二色性比は２０．７であり、二色性比の変化率は約５３％であった。
【００４３】
比較例４
けん化度９９．９５モル%で重合度１７００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン１５重量部とポリオキシエチレンラウリルエーテル０．１重量部および水を含浸した揮発分６０％の含水ＰＶＡチップを、最高温度１３０℃の押出機で加熱溶融した。この溶融物を熱交換機で１００℃に冷却した後、９５℃の金属ドラムに溶融押出製膜し、１００℃で乾燥した。そして、フィルム幅１．３ｍで平均厚さ７５μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は２００％であった。
【００４４】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で４．０倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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。
【００４５】
得られた偏光フィルムの透過率は４４．０％、偏光度は９８．８％、二色性比は３９．２であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は５５．１％、偏光度は６３．４％、二色性比は１５．３であり、二色性比の変化率は約３９％であった。
【００４６】
比較例１
けん化度９９．７０モル％で重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン２０重量部とポリオキシエチレンラウリルエーテル０．１重量部および水を含浸した揮発分７０％の含水ＰＶＡチップを、最高温度１３０℃の押出機で加熱溶融した。この溶融物を熱交換機で１００℃に冷却した後、９５℃の金属ドラムに溶融押出製膜し、１００℃で乾燥した。そして、フィルム幅２．６ｍで平均厚さ７５μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は２８０％であった。
【００４７】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で４．６倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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。
【００４８】
得られた偏光フィルムの透過率は４３．３％、偏光度は９９．８％、二色性比は４８．７であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は５４．５％、偏光度は６６．６％、二色性比は１７．６であり、二色性比の変化率は約３６％であった。
【００４９】
比較例２
けん化度９９．７０モル％で重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、グリセリン４０重量部とポリオキシエチレンラウリルエーテル０．１重量部および水を含浸した揮発分７０％の含水ＰＶＡチップを、最高温度１３０℃の押出機で加熱溶融した。この溶融物を熱交換機で１００℃に冷却した後、９５℃の金属ドラムに溶融押出製膜し、１００℃で乾燥した。そして、フィルム幅２．６ｍで平均厚さ７５μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は３６０％であった。
【００５０】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で４．８倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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透過率は４３．２％、偏光度は９９．２％、二色性比は３８．３であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は６４．８％、偏光度は４０．３％、二色性比は１０．０であり、二色性比の変化率は約２６％であった。
【００５２】
比較例３
けん化度９９．７０モル％で重合度２４００のＰＶＡ１００重量部に、ポリオキシエチレンラウリルエーテル０．１重量部および水を含浸した揮発分７０％の含水ＰＶＡチップを、最高温度１３０℃の押出機で加熱溶融した。この溶融物を熱交換機で１００℃に冷却した後、９５℃の金属ドラムに溶融押出製膜し、１００℃で乾燥した。そして、フィルム幅２．６ｍで平均厚さ７５μｍのＰＶＡフィルムを得た。このフィルムを３０℃の撹拌した蒸留水中で膨潤させたところ、膨潤度は１４０％であった。
【００５３】
この膨潤フィルムを染色、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、膨潤ＰＶＡフィルムをヨウ素濃度０．７ｇ／リットル、ヨウ化カリウム濃度４０ｇ／リットルの４０℃の水溶液中に１分間浸漬した。そして、４％ホウ酸水溶液中で５０℃で４．１倍に一軸延伸を行った。この一軸延伸ＰＶＡフィルムを緊張状態に保ったまま、続いてヨウ化カリウム６０ｇ／リットル、ホウ酸７０ｇ／リットルの６５℃の水溶液中に５分間浸漬して固定処理を行った。これを２０℃の蒸留水で１０秒間水洗した後、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。
【００５４】
得られた偏光フィルムの透過率は４４．２％、偏光度は９９．２％、二色性比は４４．３であった。この偏光フィルムを５０℃×９０％ＲＨの雰囲気下で３時間保管したところ、透過率は５８．３％、偏光度は５５．４％、二色性比は１３．６であり、二色性比の変化率は約３１％であった。
【００５５】
上記の各実施例や比較例から明らかなように、ＰＶＡフィルムのけん化度が９９．９モル％未満であったり、また水膨潤助剤を含まなかったり、さらにＰＶＡフィルム１００重量部に対する水膨潤助剤の含有率が１〜３０重量部の範囲から逸脱すると、湿度の影響を受けて偏光性能（二色性比）が低下する。このことから、高湿下における偏光性能の低下を防止して耐久性を高めるためには、ＰＶＡフィルムのけん化度を９９．９モル％以上とし、また水膨潤助剤の含有量を１〜３０重量部の範囲にする必要のあることが理解できる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高湿下でも偏光性能の著しい低下が起らない耐久性に優れ、液晶ディスプレイ用として好適な偏光フィルムを得ることができる。
Claims (4)
- けん化度が９９．９５モル%以上９９．９９モル%未満のポリビニルアルコール１００重量部に対し、多価アルコールからなる水膨潤助剤を１〜３０重量部含有するとともに、ポリビニルアルコールの重合度が２０００以上であることを特徴とするポリビニルアルコールフィルム。
- 請求項１において、膨潤度が１２０％〜３３０％であるポリビニルアルコールフィルム。
- 偏光フィルム用である請求項１または２に記載されたポリビニルアルコールフィルム。
- 請求項３に記載された偏光フィルム用ポリビニルアルコールフィルムを用いて作製した偏光フィルム。
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