JP5512334B2 - 偏光フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
また、近年では、液晶表示装置の大型化、機能向上及び輝度向上に伴い、それに用いられる偏光フィルムも大型化と同時に、光学特性の向上及び面内均一性の向上が求められている。しかしながら、大型の偏光フィルムを得るためには、広幅の原反フィルムを均一に一軸延伸することが必要であるが、これは実際上、非常に困難な処理であり、面内の均一性と同時に光学特性が悪化する傾向にある。さらに、面内の光学特性が均一でない場合、画像表示装置の形成時に表示ムラが発生する。
一方、特許文献2には、フィルムの湿式延伸工程にて延伸処理時の延伸間距離を縮めることにより広幅のフィルムが製造可能であることが開示されている。しかし、特許文献2の方法では、フィルムが延伸時に破断しやすく、そのため加工安定性に劣るという問題があった。
(1)ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、洗浄処理、乾燥処理の順に処理する工程の前または工程中に一軸延伸を行う偏光フィルムの製造方法において、3段以上の連続するホウ酸処理工程を有し、該ホウ酸処理工程の3段目以降に、2つのニップロール間の周速差を利用し、且つ少なくとも1つのガイドロールを介して1.5倍以上の一軸延伸を行う高延伸処理工程を設け、該工程におけるフィルム搬送方向の上流側のニップロールから最初のガイドロールに接触するまでのフィルムの滞留時間が4秒以下であることを特徴とする偏光フィルムの製造方法。
(2)前記高延伸処理工程において、液中に配置された上流側のニップロールと気中に配置された下流側のニップロールの周速差を利用して一軸延伸を行うことを特徴とする(1)に記載の偏光フィルムの製造方法。
(3)前記高延伸処理工程において、ガイドロールがスポンジゴムロールまたはゴムロールである(1)または(2)に記載の偏光フィルムの製造方法。
(4)前記スポンジゴムロールのスポンジの硬度がJISショアCスケールで20〜60度、表面粗さが10〜30S及び処理フィルムとの水中における動摩擦係数が0.3〜0.8である(3)に記載の偏光フィルムの製造方法。
(5)前記ゴムロールの硬度がJISショアAスケールで50〜90度、表面粗さが0.4〜2.0S及び処理フィルムとの水中における動摩擦係数が0.3〜0.8である(3)に記載の偏光フィルムの製造方法。
(6)前記高延伸処理工程における延伸倍率が1.7倍以上、総延伸倍率が5.5倍以上6.5倍以下である(1)〜(5)のいずれかに記載の偏光フィルムの製造方法。
その結果、偏光フィルムとしての光学特性を良好に維持しつつ広幅の偏光フィルムを高い生産性で効率良く製造することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明におけるポリビニルアルコール系フィルムを形成するポリビニルアルコール系樹脂は、通常、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化したものが例示される。ケン化度としては、約85モル%以上、好ましくは約90モル%以上、より好ましくは約99モル%〜100モル%である。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルのほか、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。共重合可能な他の単量体としては、例えば不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類などが挙げられる。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度としては、約1000〜10000、好ましくは約1500〜5000程度である。
この未延伸フィルムを、膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理(架橋処理)、水洗処理の順に処理し、最後に乾燥して得られるポリビニルアルコール系偏光フィルムの厚みは、例えば約5〜50μm程度である。
ヨウ化物としてはヨウ化カリウム、ヨウ化亜鉛などが挙げられる。また、ヨウ化物以外の化合物、例えば塩化亜鉛、塩化コバルト、塩化ジルコニウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、硫酸ナトリウムなどを共存させてもよい。
このホウ酸処理は、架橋による耐水化や色相調整(青味がかるのを防止する等)等のために実施される。架橋による耐水化のための場合には、必要に応じて、ホウ酸以外に、またはホウ酸と共に、グリオキザール、グルタルアルデヒドなどの架橋剤も使用することができる。
なお、耐水化のためのホウ酸処理を、耐水化処理、架橋処理、固定化処理などの名称で呼称する場合もある。また、色相調整のためのホウ酸処理を、補色処理、再染色処理などの名称で呼称する場合もある。
耐水化のためのホウ酸処理、色相調整のためのホウ酸処理は特に区別されるものではないが、下記の条件で実施される。
原反フィルムを膨潤、染色、ホウ酸処理をする場合で、ホウ酸処理が架橋による耐水化を目的としている時は、水100重量部に対してホウ酸を約3〜10重量部、ヨウ化物を約1〜20重量部含有するホウ酸処理浴を使用し、通常、約50℃〜70℃、好ましくは約53℃〜65℃の温度で行われる。浸漬時間は、通常、約10〜600秒程度、好ましくは20〜300秒、より好ましくは20〜200秒である。
なお、予め延伸したフィルムを染色、ホウ酸処理を行う場合、ホウ酸処理浴の温度は、通常、約50℃〜85℃、好ましくは約55℃〜80℃である。
その後、ポリビニルアルコール系フィルムを水洗し、乾燥炉中で約40〜100℃の温度で約60〜600秒乾燥させることにより、偏光フィルムを得ることができる。
本発明は、少なくとも1本のガイドロールを有する3段以上の連続するホウ酸処理工程を有し、該ホウ酸処理工程の3段目以降において、フィルム搬送方向の上流側のニップロールと下流側のニップロールの間で、2つのニップロールの周速差を利用して、ホウ酸含有水溶液中で湿式延伸法にて一軸延伸を行うものである。
上記ニップロール2、2’はそれらの間の周速差を利用してポリビニルアルコール系フィルム1を一軸延伸するものである。この時、上流側のニップロール2はホウ酸含有水溶液11の液中で、下流側のニップロール2’はホウ酸含有水溶液11より上の空気中で、それぞれポリビニルアルコール系フィルム1を挟着し延伸するように構成されている。ガイドロール3も液中に浸漬されている。
本発明では、ニップロール2、2’間での一軸延伸は1.5倍以上、好ましくは1.5〜2.7倍、より好ましくは1.7〜2.5倍であるのがよい。
該高延伸処理工程におけるフィルム搬送方向の上流側のニップロール2からガイドロール3に接触するまでのフィルムの滞留時間は4秒以下である。
なお、本発明では、ホウ酸処理工程で偏光フィルムを浸漬させつつ一軸延伸させるため、上記したガイドロール3は液中にあるが、両端のニップロール2、2’の位置は、特に限定されず、気中、液中のどちらに設置されていてもよい。
なお、ガイドロールは1本に限定されず、ガイドロール3の後に複数本(例えば2〜3本)のガイドロールを設けてもよい。
ホウ酸処理後に、上記したヨウ化物処理または亜鉛処理を行う場合には、これらの工程についても張力制御を行う。
張力制御におけるフィルムへの張力は、特に限定されるものではなく、単位幅当たり、約150N/m〜2000N/m、好ましくは約600N/m〜1500N/mの範囲内で適宜設定される。張力が約150N/mを下回ると、フィルムにシワなどができやすくなる。一方、張力が約2000N/mを超えると、フィルムの破断やベアリングの磨耗による低寿命化などの問題が生じる。また、この単位幅当たりの張力は、その工程の入口付近のフィルム幅と張力検出器の張力値から算出する。
なお、張力制御を行った場合に、不可避的に若干延伸・収縮される場合があるが、本発明においては、これは延伸処理に含めない。
保護フィルムとしては、例えば、トリアセチルセルロースやジアセチルセルロースのようなアセチルセルロース系樹脂からなるフィルム、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステル系樹脂からなるフィルム、ポリカーボネート系樹脂からなるフィルム、シクロオレフィン系樹脂からなるフィルム、アクリル系樹脂フィルム、ポリプロピレンフィルムが挙げられる。
厚さ75μm 、幅450mmのポリビニルアルコールフィルム(クラレビニロンVF−PS#7500、重合度2,400 、ケン化度99.9モル%以上 )を30℃の純水に、フィルムが弛まないように緊張状態を保ったまま浸漬しフィルムを十分に膨潤させた。次にヨウ素/ヨウ化カリウム/水が重量比で0.02/1.5/100 の水溶液に浸漬しつつ、一軸延伸を行った。その後、第一のホウ酸処理工程として、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水が重量比で12/4.2/100 の55℃水溶液に浸漬処理しつつ原反からの積算延伸倍率が2.32倍になるまで一軸延伸を行った。次に第二のホウ酸処理工程として、第一のホウ酸処理工程と同一組成、同一温度のホウ酸含有水溶液に浸漬処理しつつ原反からの積算延伸倍率が2.69倍になるまで一軸延伸を行った。
次に、図1に示すように高延伸工程として、上記ホウ酸処理工程と同一組成、同一温度のホウ酸含有水溶液11を用いて、スポンジ製のガイドロール3(スポンジの硬度がJISショアCスケールで25度、密度が0.42g/cm3、および表面粗さが20S)を介して、フィルム1の搬送方向の上流側の液中ニップロール2と下流側の気中ニップロール2’の周速差により2.06倍延伸を行った。
この時の液中ニップロール2とガイドロール3までのフィルムの浸漬時間Tは3秒であった。その後、上記ホウ酸処理工程と同一組成の40℃のホウ酸含有水溶液に浸漬し、続いて5℃の純水で8秒間洗浄した後、70℃で3分乾燥して、偏光フィルムを得た。総延伸倍率は5.54倍であった。
得られた偏光フィルムの幅は250mmであった。
前記高延伸処理工程において、液中ニップロール2とガイドロール3までのフィルムの浸漬時間Tを1.5秒として一軸延伸を行った以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの幅は256mmであった。
前記高延伸処理工程の前までの積算延伸倍率を2.35倍、高延伸工程における延伸倍率を2.35倍として一軸延伸を行った以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。総延伸倍率は5.52倍であった。得られた偏光フィルムの幅は259mmであった。
前記高延伸処理工程の前までの積算延伸倍率を3.27倍、高延伸工程における延伸倍率を1.70倍として一軸延伸を行った以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの幅は243mmであった。
前記高延伸処理工程におけるガイドロール3をゴム硬度がJISショアCスケールで80度、密度が1.3g/cm3、および表面粗さが0.6SであるNBRゴム製のガイドロール3とした以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの幅は249mmであった。
前記高延伸処理工程において、入口側の液中ニップロール2とガイドロール3までの浸漬時間Tを5秒として一軸延伸を行った以外は実施例2と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの幅は235mmであった。
前記高延伸処理工程の前までの積算延伸倍率を4.16倍、高延伸工程における延伸倍率を1.33倍として一軸延伸を行った以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの幅は232mmであった。
3 ガイドロール 、4 ホウ酸処理槽、11 ホウ酸含有水溶液
T フィルムの滞留時間
Claims (6)
- ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理、洗浄処理、乾燥処理の順に処理する工程の前または工程中に一軸延伸を行う偏光フィルムの製造方法において、
3段以上の連続するホウ酸処理工程を有し、該ホウ酸処理工程の3段目以降に、2つのニップロール間の周速差を利用し、且つ少なくとも1つのガイドロールを介して1.5倍以上2.7倍以下の一軸延伸を行う高延伸処理工程を設け、該工程におけるフィルム搬送方向の上流側のニップロールから最初のガイドロールに接触するまでのフィルムの滞留時間が0.5秒以上4秒以下であり、
前記乾燥処理の後に得られる偏光フィルムの総延伸倍率が5.5倍以上6.5倍以下であることを特徴とする偏光フィルムの製造方法。 - 前記高延伸処理工程において、液中に配置された上流側のニップロールと気中に配置された下流側のニップロールの周速差を利用して一軸延伸を行う請求項1に記載の偏光フィルムの製造方法。
- 前記高延伸処理工程において、ガイドロールがスポンジゴムロールまたはゴムロールである請求項1または2に記載の偏光フィルムの製造方法。
- 前記スポンジゴムロールのスポンジの硬度がJISショアCスケールで20〜60度、表面粗さが10〜30S及び処理フィルムとの水中における動摩擦係数が0.3〜0.8である請求項3に記載の偏光フィルムの製造方法。
- 前記ゴムロールの硬度がJISショアAスケールで50〜90度、表面粗さが0.4〜2.0S及び処理フィルムとの水中における動摩擦係数が0.3〜0.8である請求項3に記載の偏光フィルムの製造方法。
- 前記高延伸処理工程における延伸倍率が1.7倍以上、前記総延伸倍率が5.6倍以上6.3倍以下である請求項1〜5のいずれかに記載の偏光フィルムの製造方法。
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