JP5926628B2 - 樹脂フィルム接合体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂フィルム接合体の製造方法に関する。

従来、液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置、プラズマディスプレイや電界放出ディスプレイ等の画像表示装置において、例えば偏光フィルムを層として含む光学フィルム積層体が利用されている。

そして、このような偏光フィルムの製造に用いられる原反フィルムとしては、非晶性エステル系熱可塑性樹脂から形成された帯状の基材層と、該基材層の一方の面に配されたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂層とが積層されて形成された樹脂フィルム部材が知られている（特許文献１参照）。

この種の偏光フィルムの製造方法としては、例えば、原反フィルムがロール状に巻回されてなる原反ロールから、原反フィルムを繰り出し、該原反フィルムをガイドする複数のローラ対と各種の薬液浴と延伸部とを備えた延伸装置に通して延伸し、延伸された原反フィルムをロール状に巻き取る方法が採用されている。また、前記延伸として、例えば、原反フィルムをその長手方向に移動させて架橋浴や染色浴に連続して浸漬させた後、延伸浴に浸漬させた状態で延伸する方法や、上記のように原反フィルムを架橋浴や染色液に浸漬させた後、延伸浴に浸漬させずに乾式延伸する方法が採用されている（特許文献２参照）。

上記のように原反フィルムを接合して樹脂フィルム接合体を製造する方法においては、例えば、粘着テープや接着剤等を用いた接着接合や、リベットや糸等による縫合接合等が採用されている。

しかし、前記接着接合を採用した場合には、原反フィルムを薬液に浸漬させたとき、粘着剤の成分が溶け出して薬液を汚染し、製品への異物付着の要因となり得る。加えて、薬液中で粘着剤が流動化して接合強度が低下し、所望の延伸倍率に達する前に破断が生じるおそれもある。

また、前記縫合接合を採用した場合には、原反フィルムにリベットや糸を通すための穴が穿設されるため、所望の延伸倍率に達する前に該穴を起点として破断が生じるおそれがある。

そこで、レーザー光照射やヒートシーラーによる加熱溶融接合を採用することが提案されている（特許文献３、４参照）。

特許第４７５１４８１号公報 国際公開ＷＯ２００９／０４１３８３号 特開２００９−２９８１３６号公報 特開２００４−１６０６６５号公報

しかし、上記したような、基材層と、該基材層の一方の面に配されたＰＶＡ系樹脂層とを有する原反フィルムを２枚用いて加熱溶融接合を行った場合、ＰＶＡ系樹脂層と基材層の材料の相違に起因して、溶融したＰＶＡ系樹脂層と基材層とを十分に相溶させることが困難な場合がある。
ここで、上記原反フィルムとして、上記のように基材層の一方の面にＰＶＡ系樹脂層が形成され、さらに、他方の面に帯電防止層（表面処理層）が積層されて形成された樹脂フィルム部材を用いて偏光フィルムを製造することが考えられる。
しかし、かかる原反フィルムを２枚用いて加熱溶融接合を行った場合、ＰＶＡ系樹脂層と基材層だけでなく、表面処理層も含めた３つの材料が互いに相違することになる。このため、上記したような２層（ＰＶＡ系樹脂層と基材層）の場合よりも、溶融したＰＶＡ系樹脂層と基材層と表面処理層とを十分に相溶させることが、一層困難となる。
また、このような原反フィルムを用いた場合、上記したＰＶＡ系樹脂層同士や表面処理層同士を加熱溶融接合したとしても、基材層と各層との間で層間剥離が生じ易くなっている場合もある。このような場合には、接合部分（溶着部分）が、後段で薬液に浸漬された際や延伸された際に生じるせん断応力及び引張応力に十分に耐え得る程度の機械強度を有しないこととなる。このように接合強度が不十分な場合、所望の延伸倍率に到達する前に破断が生じることとなって、原反フィルムを連続的に薬液浴に浸漬させたり、延伸したりすることができなくなり、その結果、生産性や稼働率が低下することとなる。

本発明は、上記問題点に鑑み、接合強度に優れた樹脂フィルム接合体を作製し得る樹脂フィルム接合体の製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係る樹脂フィルム接合体の製造方法は、
熱可塑性樹脂材料から形成された基材層と、前記基材層の一方の面に配されたポリビニルアルコール系樹脂層と、他方の面に配された表面処理層とが積層されて形成された２枚の樹脂フィルム部材の端面同士を突き合わせ、
端面が突き合わされた各端部において、双方同じ側の層を除去してそれぞれ前記基材層を露出させ、
露出させた各前記基材層双方に跨るように、前記熱可塑性樹脂材料と同種の熱可塑性樹脂材料から形成された接合部材を重ね合わせ、
各前記基材層と前記接合部材とを加熱溶融接合して、樹脂フィルム接合体とする。

ここで、「前記熱可塑性樹脂材料と同種」とは、前記熱可塑性樹脂材料を構成する化合物と分子構造の主鎖が同じ化合物から構成されていることを意味する。

かかる構成によれば、突き合わされた上記樹脂フィルム部材の各端部において、双方同じ側の層を除去してそれぞれ基材層を露出させ、露出させた各基材層双方に跨るように、基材層を形成している熱可塑性樹脂と同種の熱可塑性樹脂材料から形成された接合部材を重ね合わせ、各基材層と接合部材とを加熱溶融接合することができる。これにより、溶融した接合部材と各基材層とを十分に相溶させることができるため、接合強度に優れた樹脂フィルム接合体を製造することができる。

前記構成の樹脂フィルム接合体の製造方法においては、前記加熱溶融接合を、前記接合部材と各前記基材層との重ね合わせ部分にレーザー光を照射することによって行うことが好ましい。

かかる構成によれば、レーザー光の照射により、より局所的且つ短時間に、より効率的に、重ね合わせ部分を発熱させて加熱溶融させた後、凝固させることができる。これにより、樹脂フィルム部材におけるレーザー光が照射された部分の熱劣化を軽減することができるため、例えば延伸等を行った場合に、溶着部分と非溶着部分との境界部分への応力集中を緩和することが可能となる。従って、接合強度により優れた樹脂フィルム接合体を得ることができる。

前記構成の樹脂フィルム接合体の製造方法においては、前記レーザー光が、８００ｎｍ〜１１，０００ｎｍの範囲にピーク波長を有していることが好ましい。

かかる構成によれば、より確実に重ね合わせ部分を加熱溶融させることが可能となる。

前記構成の樹脂フィルム接合体の製造方法においては、前記接合部材は、前記基材層と接する側に光吸収剤を備えていることが好ましい。

かかる構成によれば、レーザー光の照射により光吸収剤を発熱させることによって、重ね合わせ部分を、より効率的に加熱することが可能となる。

前記構成の樹脂フィルム接合体の製造方法においては、前記加熱溶融接合した部分を、長手方向に２倍以上に延伸することが好適である。

このように加熱溶融接合した部分を長手方向に２倍以上に延伸しても破断が生じないような、接合強度に優れた樹脂フィルム接合体を得ることができる点で、より効果的である。

前記構成の樹脂フィルム接合体の製造方法においては、前記加熱溶融接合した部分を、薬液に浸漬してもよい。

このように加熱溶融接合した部分を薬液に浸漬しても破断が生じないような、接合強度に優れた樹脂フィルム接合体を得ることができる点で、より効果的である。

前記構成の樹脂フィルム接合体の製造方法においては、前記樹脂フィルム部材が、偏光フィルム用の原反フィルムとして用いられるものであることが好適である。

かかる構成によれば、原反フィルムを薬液に浸漬して所望の延伸倍率で延伸して偏光フィルムを作製する際、接合部分の破断を抑制し得るため、連続して偏光フィルムを作製することができ、生産性や稼働率の低下の抑制につながる。

前記構成の樹脂フィルム接合体の製造方法においては、前記樹脂フィルム部材が、光学フィルム積層体に含まれる層としての偏光フィルム用の原反フィルムとして用いられるものであることが好適である。

かかる構成によれば、上記と同様、偏光フィルムの生産性や稼働率の低下の抑制につながるため、かかる偏光フィルムを層として含む光学フィルム積層体の生産性や稼働率の低下の抑制にもつながる。

以上のように、本発明によれば、接合強度に優れた樹脂フィルム接合体を作製することできる。

一実施形態の偏光フィルムの製造方法に用いる製造装置を示した概略斜視図。 本実施形態の偏光フィルムの製造方法に用いられる接合装置によって２つの樹脂フィルム部材が接合される状態を模式的に示す概略側面図。 本実施形態の偏光フィルムの製造方法に用いられる２つの樹脂フィルム部材を模式的に示す概略側面図。 図２の樹脂フィルム部材において表面処理層を除去した状態を模式的に示す概略側面図。 図３の樹脂フィルム部材の基材層に重ね合わせられる接合部材を模式的に示す概略側面図。 ２つの樹脂フィルム部材が接合された状態を模式的に示す概略側面図。 比較例１で２つの樹脂フィルム部材と接合部材とを重ね合わせた状態を示す概略側面図 比較例２で２つの樹脂フィルム部材が接合された状態を示す概略側面図 比較例３で２つの樹脂フィルム部材が接合された状態を示す概略側面図 比較例４で２つの樹脂フィルム部材と接合部材とを重ね合わせた状態を示す概略側面図 比較例５で２つの樹脂フィルム部材が接合された状態を示す概略側面図

以下、本発明の樹脂フィルム接合体の製造方法の実施の形態について、接合体としての偏光フィルムの製造方法に適用する事例を挙げて説明する。
より具体的には、樹脂フィルム部材として、偏光フィルムの製造に用いられる帯状の原反フィルムを用い、該原反フィルム同士を接合し、これら原反フィルムを連続して延伸して、接合体としての偏光フィルムを製造する場合を例示しつつ説明する。

また、本実施形態では、原反フィルムとして、熱可塑性樹脂から形成された帯状の基材層と、該基材層の一方の面に配されたＰＶＡ系樹脂層層と、前記基材層の他方の面に配された表面処理層とが積層されて形成されたものを用いる。

まず、本実施形態の偏光フィルムの製造方法を実施するための好ましい製造装置について図１を参照しつつ説明する。

本実施形態の製造装置は、先行する原反フィルムと次の原反フィルムとを接合する接合装置と、接合された原反フィルムに順次延伸等を施す延伸装置とを備えている。

前記延伸装置には、原反フィルム１がロール状に巻回されてなる原反ロールから原反フィルム１を送り出す原反フィルム供給部３と、送り出された原反フィルム１を所定の薬液に浸漬するための複数の浸漬浴４と、原反フィルム１を延伸する延伸部８と、該浸漬浴４内及び延伸部８に原反フィルム１を通すように、原反フィルム１の移動経路を規制する複数のローラ９と、該移動経路中において、複数の浸漬浴４に浸漬され且つ延伸されたフィルムを偏光フィルムとしてロール状に巻き取る偏光フィルム巻取部１０とが備えられている。
なお、原反フィルム１の詳細については後述する。

複数の浸漬浴４としては、フィルムの流れ方向上流側から順に、ＰＶＡ系樹脂から形成された第１の表面処理層を不溶化させる不溶化浴４ａ、該第１の表面処理層を染色する染色液が貯留された染色浴４ｂ、染色されたＰＶＡ系樹脂層に含まれる高分子を架橋させる架橋剤液が貯留された架橋浴４ｃ、さらに、各浸漬浴４ａ〜４ｃに通された後、延伸部８で延伸されたフィルムを洗浄する洗浄液が貯留された洗浄浴４ｄ、という４種類の浸漬浴が備えられている。

また、前記延伸装置には、洗浄浴４ｄの流れ方向下流側で且つ偏光フィルム巻取部１０の上流側に、洗浄浴４ｄを通されたフィルムに付着した洗浄液を乾燥させる乾燥装置１１、具体的には乾燥オーブンが備えられている。さらに、前記製造装置には、乾燥装置１１に通されたフィルムの表面（ここではＰＶＡ系樹脂層側の表面）に、ロール状に巻き回された表面保護フィルム（例えば、トリアセチルセルロールフィルムやシクロオレフィンポリマーフィルム）等の積層用フィルム７０を、乾燥後のフィルムにおけるＰＶＡ系樹脂層側の面に積層させるためのラミネート装置１２が備えられている。

前記延伸部８としては、浸漬浴として延伸浴が備えられ、該延伸浴に浸漬させた状態でフィルムを延伸する湿式延伸部、または、このような浸漬浴に浸漬させずにフィルムを延伸する乾式延伸部のいずれも採用し得るが、本実施形態では、乾式延伸部を採用する。かかる乾式延伸部は、架橋浴４ｃを通過したフィルムを、加熱しつつ延伸し得るようになっている。フィルムの加熱温度は、通常、５０〜２００℃、好ましくは８０〜１８０℃、さらに好ましくは１００〜１６０℃に設定し得る。
前記延伸としては、通常、一軸延伸を採用するが、その他、二軸延伸や斜め延伸を採用してもよい。
前記一軸延伸としては、流れ方向（長手方向）にフィルムを延伸する縦延伸、幅方向にフィルムを延伸する横延伸のいずれも採用し得るが、本実施形態では、横延伸を採用する。
前記横延伸としては、テンターを用いて、流れ方向の長さを固定してフィルムを幅方向に延伸する固定端一軸延伸や、このように流れ方向の長さを固定せずにフィルムを幅方向に延伸する自由端一軸延伸等が挙げられる。また、かかる横延伸では、幅方向にフィルムを延伸しながら、流れ方向にフィルムを収縮させてもよい。
なお、前記縦延伸としては、ロール間延伸、圧縮延伸や、テンターを用いた延伸等が挙げられる。
また、このような乾式延伸部と架橋浴４ｃとの間には、架橋浴４ｃを通過したフィルムを乾燥するための乾燥装置が備えられていてもよい。
さらに、本実施形態では、延伸部８が染色浴４ｂの下流側に配され、染色浴４ｂにて染色されたフィルムが延伸部８によって延伸されるような態様を採用するが、その他、延伸部８が染色浴４ｂの上流側に配され、延伸部８によって延伸されたフィルムが染色浴４ｂにて染色されるような態様を採用してもよい。

さらに、前記製造装置には、上述の通り、原反フィルムの末端部が規制された移動経路に通される前に、具体的には該末端部が浸漬浴４に通される前に、原反フィルムの末端側と該原反フィルムに次いで移動経路内に通される原反フィルムの先端側とを接合するための接合装置（図１には図示せず、図２参照）が備えられている。
なお、図１においては、レーザー照射によって溶着された部分を黒塗り３０で示している。

前記接合装置には、図２に示すように、平坦な上面部を有するステージ４０と、該ステージ４０の上方に配され、上下方向に移動可能に配された加圧部材５０と、該加圧部材５０の上方に配されたレーザー光源（図示せず）とが備えられている。前記接合装置は、後述するように、前記ステージ４０上において、先行する原反フィルム１の末端部１ａの端面１ｘと、これに接合する新たな原反フィルム１の先端部１ｂの端面１ｙとを突き合せるように構成されている。また、このように端面同士を突き合わせた状態で、表面に光吸収剤２３が塗布された接合部材２０を、露出した各基材層１０に光吸収剤２３を接するようにして且つ露出した各基材層１０に跨るようにして重ね合わせるように構成されている。さらに、この重ね合わせた部分を加圧部材５０で加圧しつつ前記レーザー光源からレーザー光Ｒを照射することにより、各基材層１０と接合部材２０との界面部分を加熱溶融させて溶着させるように構成されている。また、加圧部材５０は、レーザー光Ｒの透過性に優れた透明な部材で構成されている。

なお、ここでは詳述しないが、上記のような接合装置には、一般的なレーザー溶着装置や、その周辺機器において利用されている種々の機構を採用することができる。

次に、上記した本実施形態の製造装置を用いて原反フィルムから接合体としての偏光フィルムを製造する方法について、説明する。
本実施形態の製造方法では、原反フィルムを先端側から送り出しつつ規制された移動経路に通して該移動経路中で長手方向に延伸する工程（第１の工程）と、先行して送り出した原反フィルムの末端側と次の原反フィルムの先端側とを接合する工程（第２の工程）と、を繰り返し実施することにより、順次連続して偏光フィルムを製造して、接合体としての偏光フィルムを製造する。

前記第１の工程としては、原反フィルムを不溶化浴４ａに浸漬させて、ＰＶＡ系樹脂層を不溶化させる不溶化工程、不溶化工程後のフィルムを染色浴４ｂに浸漬させて該ＰＶＡ系樹脂層を染色する染色工程、染色工程後のフィルムを架橋浴４ｃに浸漬させてＰＶＡ系樹脂層を構成しているＰＶＡ系樹脂の分子鎖を架橋させる架橋工程、及び、該架橋工程後のフィルムを延伸部８によって延伸する延伸工程を実施する。
すなわち、本実施形態の製造方法においては、最終的に目標の延伸倍率となるように不溶化浴４ａから架橋浴４ｃの各浴、及び、延伸部８において延伸を実施する。かかる最終的な延伸倍率は、２倍以上が好ましく、２．５倍以上がより好ましい。

また、前記延伸工程後のフィルムを洗浄浴４ｄ内で洗浄する洗浄工程、該洗浄工程後のフィルムを乾燥装置１１で乾燥させる乾燥工程、該乾燥後のフィルムにラミネート装置１２で表面保護フィルム７０を積層する積層工程、積層工程を終えた製品（偏光フィルム）を偏光フィルム巻取部１０においてロール状に巻き取る巻取り工程を実施する。

前記第２の工程としては、複数の原反ロールを用意しておいて、その内の先行する原反ロールが終了する前に、新たな次の原反ロールから原反フィルムを繰り出して、この次の原反フィルムの先端部１ｂを先行する原反フィルムの末端部１ａに接合する工程を実施する。この第２の工程は、前記第１の工程を実施しつつ実施する。

そして、前記第２の工程によって得られた接合部分、さらに該接合部分の後ろに続く原反フィルム（次の原反フィルム）について、引き続き、前記第１の工程を実施する。
このように、第１の工程を実施しつつ第２の工程を実施することによって、接合体としての偏光フィルムを製造する。また、これら工程の実施を繰り返すことにより、順次連続して接合体としての偏光フィルムを作製することができる。

前記第２の工程では、２つの原反フィルム１の端面同士を突き合わせ、端面が突き合わされた各端部において、双方のＰＶＡ系樹脂層１３を除去してそれぞれ基材層１０を露出させ、露出させた各基材層１０双方に跨るように接合部材２０を重ね合わせ、各基材層１０と接合部材２０とを加熱溶融接合する。

具体的には、まず、ステージ４０上にて、ＰＶＡ系樹脂層１３側が上面となるように末端部１ａ及び先端部１ｂを載置し、末端部１ａの端面１ｘと先端部１ｂの端面１ｙとを突き合せる（図２、図３参照）。次に、末端部１ａ及び先端部１ｂにおいて、双方のＰＶＡ系樹脂層１３に跨るように粘着テープを付着させた後、該粘着テープを剥がすことによって、各ＰＶＡ系樹脂層１３を各基材層１０から剥離させて除去し、それぞれ基材層１０を露出させる（図４参照）。次に、表面に光吸収剤２３が塗布された接合部材２０を、露出した各基材層１０に光吸収剤２３が接するようにして、且つ、該露出させた各基材層１０に跨るようにして重ね合わせる（図２、図５参照）。そして、加圧部材５０によって、接合部材２０の上方から重ね合わせ部分を加圧しつつ、レーザー光Ｒを照射する（図２参照）。これにより、各基材層１０と接合部材２０とを加熱し、これらの界面を溶融し、溶融した各基材層１０と接合部材２０とを相溶させて末端部１ａと先端部１ｂを接合して、接合体１００を製造することができる（図６参照）。

また、末端部１ａ及び先端部１ｂにおいて、それぞれＰＶＡ系樹脂層１３を除去する方法として、本実施形態では、上記した粘着テープによって物理的に剥離して除去する方法を示すが、かかる除去方法は、特に限定されるものではない。その他、例えば、粘着テープ以外の物理的な除去方法、薬液処理によるエッチング等の化学的な除去方法、または、レーザー照射等による光学的・熱的な除去方法等を用いることができる。
ただし、容易に且つ迅速にＰＶＡ系樹脂層１３を除去して基材層１０の表面をそれぞれ露出させるという観点を考慮すると、物理的な除去方法を用いることが好ましい。

なお、本実施形態では、ＰＶＡ系樹脂層１３を除去する態様を示すが、その他、表面処理層１５を除去する態様等を採用してもよい。この場合の除去方法としては、上記と同様の各種方法を適宜用いることができる。
また、各ＰＶＡ系樹脂層１３は、同時に除去してもよいし、それぞれ別途除去してもよい。
また、本実施形態では、末端部１ａ及び先端部１ｂと接合部材２０との重ね合わせ部分にレーザー光Ｒを照射する際に、ステージ４０上に該重ね合わせ部分を、接合部材２０側がレーザー光Ｒの入射側（図２の上側）となるように配するが、その他、接合部材２０側がレーザー光Ｒの出射側（図２の下側）となるように配してもよい。

また、ＰＶＡ系樹脂層１３を除去して露出させた各基材層１０の幅（流れ方向の長さ）は、特に限定されるものではなく、適宜設定することができる。例えば、該幅を、１０〜１，０００ｍｍに設定することができる。

また、本実施形態に用いる原反フィルム１としては、従来公知の方法を用いて、基材層１０の一方の表面にＰＶＡ系樹脂層１３、他方の表面に表面処理層１５を塗工することによって作製したものを、用いることができる。

基材層１０は、熱可塑性樹脂材料から形成されている。より具体的には、基材層１０は、ポリビニルアルコール系樹脂とは異なる種類の熱可塑性樹脂から形成されている。かかる基材層１０としては、レーザー光照射によって加熱溶融接合が可能で、且つ、シート長手方向に２倍以上延伸可能な機械特性を有するものであることが好ましい。このような基材層１０を形成するための熱可塑性樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、シクロオレフィンポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリプロピレン、エチレンビニル共重合体、トリアセチルセルロース、非晶性エステル系熱可塑性樹脂、非晶性オレフィン系樹脂等が挙げられる。これらのうち、本実施形態で用いる非晶性エステル系熱可塑性樹脂がより好ましい。
また、前記非晶性エステル系熱可塑性樹脂としては、例えば、イソフタル酸を共重合させた共重合ポリエチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノールを共重合させた共重合ポリエチレンテレフタレートや、他の共重合ポリエチレンテレフタレート等を含有する非晶性の樹脂等が挙げられる。また、前記非晶性オレフィン系熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレンや、ポリエチレン等を含有する非結性の樹脂等が挙げられる。

基材層１０の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、３０〜１５０μｍであることが好ましい。
かかる厚みを３０〜１５０μｍと設定することによって、前記第１の工程において、基材の軟化がより進行し易くなり、原反シートの搬送速度を上げて、生産性を向上させることが可能となる。

ＰＶＡ系樹脂層１３は、前述したように、前記第１の工程によって偏光機能が付与され得る熱可塑性樹脂であるＰＶＡ系樹脂から形成されている。
ＰＶＡ系樹脂としては、ポリビニルアルコールや、部分ケン化ポリビニルアルコール等のポリビニルアルコールの誘導体が挙げられる。
また、ＰＶＡ系樹脂層１３が基材層１０の一方の面に配されていることによって、当該ＰＶＡ系樹脂層１３に粘着テープを貼り付け、これを引き剥がすだけで、容易にＰＶＡ系樹脂層１３を剥離して除去することが可能となる。

かかるＰＶＡ系樹脂層１３の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、０．１〜５０μｍであることが好ましい。

表面処理層１５としては、帯電防止層が挙げられる。表面処理層１５が帯電防止層であることにより、接地面との間で発生する静電気を貯め込むことがないという利点がある。かかる帯電防止層を形成する熱可塑性樹脂材料としては、基材層１０を形成している熱可塑性樹脂材料及びＰＶＡ系樹脂とは異なる種類の、ポリチオフェン樹脂等が挙げられる。
また、本実施形態のように、ＰＶＡ系樹脂層１３が除去可能であれば、表面処理層１５は除去する必要がないため、該表面処理層１５は、除去し易さによらず、適宜設定することができる。
かかる表面処理層１５の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、前記基材層の厚みに対して０．１〜５０μｍであることが好ましい。

本実施形態で用いる接合部材２０は、基材層１０を形成している熱可塑性樹脂材料と同種の熱可塑性樹脂材料から形成されている。このように、接合部材２０が同種の熱可塑性樹脂材料から形成されていることによって、加熱により接合部材２０を基材層１０と共に溶融させ、該基材層１０と相溶させて、これらを溶着させることができる。
例えば、基材層１０として非晶性エステル系樹脂を用いる場合には、接合部材２０として、基材層１０と同種のエステル系樹脂材料を用いることができる。より具体的には、例えば、基材層１０が非晶性ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）である場合には、接合部材としては、結晶性ＰＥＴ樹脂、非晶性ＰＥＴ樹脂、側鎖に基材層１０と異なる官能基を具備したような変性ＰＥＴ樹脂等を用いることができる。

接合部材２０の厚みは、１０〜１００μｍであることが好ましい。かかる厚みは、延伸された際に破断しない程度の強度を保持し、且つ後段の搬送経路において、ロール等にダメージを与えないという観点から、２０〜８０μｍがさらに好ましく、３０〜７０μｍがより好ましい。接合部材２０の幅（流れ方向の長さ）は、露出させた各基材層１０の幅（流れ方向の長さ）の合計に応じて適宜設定することができ、例えば、１〜２０ｍｍが好ましい。また、露出させた各基材層１０を確実に被覆する観点、及び、未接合部分が発生することで、引き続き実施する工程において後述する光吸収剤２３が薬液に放出されることによる汚染の発生を防止する観点を考慮すれば、接合部材２０の幅は、３〜１５ｍｍがさらに好ましく、５〜１０ｍｍがより好ましい。

また、本実施形態のように、加熱溶融接合をレーザー光照射によって行う場合には、レーザー光を吸収して発熱させるために、接合部材２０が、表面に光吸収剤２３を備えていることが好ましい。本実施形態では、接合部材２０用シートの表面に光吸収剤２３が塗布されて接合部材２０が形成されている態様を示すが、その他、接合部材用シートに光吸収剤が含有されて接合部材が形成されているような態様を採用することもできる。

光吸収剤２３は、使用するレーザー光を吸収して熱を発生させるためのものである。光吸収剤２３としては、カーボンブラック、顔料や染料等を用いることができる。これらの光吸収剤２３は、本実施形態のように、有機溶媒などで希釈され、接合部材２０用シートの表面に塗布されるか、または、接合部材用シートの内部に含有されていることが好ましい。上記のように塗布される光吸収剤としては、例えば、フタロシアニン系吸収剤、ナフタロシアニン系吸収剤、ポリメチン系吸収剤、ジフェニルメタン系吸収剤、トリフェニルメタン系吸収剤、キノン系吸収剤、アゾ系吸収剤、ジインモニウム塩、水等を挙げることができる。また、８００〜１，２００ｎｍのピーク波長を有するレーザー光を用いた場合、例えば、米国Ｃｒｙｓｔａ−Ｌｙｎ社製のＣｌｅａｒｗｅｌｄ（登録商標）を用いることができる。光吸収剤の塗布方法としては、例えば、ディスペンサー、インクジェットプリンター、スクリーン印刷、２流体式、１流体式または超音波式スプレー、スタンパー、コーター等を用いた一般的な方法を用いることができる。

本実施形態で用いるレーザーは、接合部材２０に備えられた光吸収剤２３によって吸収され、発熱させる役目を担うものである。かかるレーザーは、用いる光吸収剤２３の吸収感度が良好であれば、レーザーの種類は特に限定されない。レーザーは、吸収によって熱発生プロセスを経由する赤外波長である、波長８００〜１１，０００ｎｍの範囲にピーク波長を有するレーザー光を照射し得るものが好ましい。より好ましくは、赤外線域を有する半導体レーザー、ファイバーレーザー、フェムト秒レーザー、ピコ秒レーザー、ＹＡＧレーザーなどの固体レーザー、ＣＯ２レーザーなどのガスレーザーである。さらに好ましくは、安価で且つ面内均一なレーザービームが容易に得られる、波長８００〜２，０００ｎｍの範囲にピーク波長を有する半導体レーザーやファイバーレーザーである。基材層１０の分解を避け、溶融を促す観点から、瞬間的に高いエネルギーを投入するパルスレーザーよりも連続波のＣＷレーザーの方が好ましい。

レーザーの出力（パワー）、ビームサイズ及び形状、照射回数、さらに走査速度などは、加熱の対象となる各基材層１０及び接合部材２０の種類、光学特性、融点及びＴｇといった熱特性や、光吸収剤２３の光吸収率等に応じて適宜最適化されればよい。例えば、Ｔｇまたは融点が３００℃未満の一般的な熱可塑性樹脂から形成された各基材層１０及び接合部材２０を用いる場合、効率的に流動化させて良好な接合を得る観点から、照射レーザーパワー密度としては、２００〜５，０００Ｗ／ｃｍ²が好ましく、５００〜３，０００Ｗ／ｃｍ²がさらに好ましく、１，０００〜２，５００Ｗ／ｃｍ²が特に好ましい。照射スポット径（照射幅、接合幅）としては、接合部材２０の未接合幅を大きくしないこと、及び必要なレーザーエネルギーを極力少なくするという省エネルギーの観点から、接合部材幅の１／５以上２以下が好ましく、１／４以上１以下がさらに好ましく、１／３以上２／３以下が特に好ましい。積算照射量としては、５〜２００Ｊ／ｃｍ²が好ましく、１０〜１００Ｊ／ｃｍ²がさらに好ましく、１５〜８０Ｊ／ｃｍ²が特に好ましい。レーザー光のビーム形状は、円形であってもよいし、高いパワー密度を得るために線状であってもよい。

レーザー光Ｒは、集光レンズ等によって所望のビームサイズに集光されたスポットビームを接合部材２０に沿って、走査照射することも出来る。この場合、レーザー照射する領域を固定するために、レーザー光Ｒを透過するガラスで上記重ね合わせ部分を加圧固定することが好ましい。または、円筒状もしくは球状のガラスを回転させながら押しつけつつ、同時にレーザー光照射して接合することも可能である。この場合、円筒状若しくは球状ガラスを押しつけながら回転させるため、接合部材２０及び各原反フィルム１が位置ズレすることが懸念される。よって、かかるズレを防止する観点から、ステージ４０の上面と各原反フィルム１とのに相間部材を配することが好ましい。相間部材としては、用いるレーザー光の波長に対する透過性が優れていることが好ましく、ウレタンゴム、ポリカーボネート、シリコンゴム等が挙げられる。接合部材２０と基材層１０との密着性を保持する観点から、相間部材の硬度（ショアＡ硬度）は５０〜９５度が好ましい。かかる相間部材は、剥離性を付与するために表面処理されていたり、撥水性シートがラミネートされたりしていてもよい。ズレ防止及びレーザー光ロスの軽減という観点から、相間部材の厚みは、１〜５ｍｍ程度が好ましい。

なお、本実施形態では、レーザー光照射により加熱溶融接合を行う態様を示すが、その他、ヒートシールや、高周波、超音波を含む電磁波を用いて加熱溶融接合を行う態様を採用してもよい。

また、本実施形態の製造方法によって製造された接合体としての偏光フィルムは、必要に応じて適宜切断し、液晶セル基板に積層される偏光フィルムとして、液晶表示装置等に使用することができる。また液晶表示装置の他、エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ及び電界放出ディスプレイなどの各種画像表示装置における偏光フィルムとして用いることができる。
なお、実用に際しては、該偏光フィルムの両面又は片面に各種光学層を積層して光学フィルム積層体としたり、各種表面処理を施したりして、液晶表示装置等の画像表示装置に用いることもできる。
前記光学層としては、要求される光学特性を満たすものであれば特に限定されるものではないが、例えば、偏光フィルムの保護を目的とした透明保護層、視覚補償等を目的とした配向液晶層、他のフィルムを積層するための粘着層の他、偏光変換素子、反射板、半透過板、位相差板（１／２や１／４などの波長板（λ板）を含む）、視覚補償フィルム、輝度向上フィルムなどの画像表示装置等の形成に用いられるフィルムを用いることが出来る。

また、本発明に用いる樹脂フィルム部材は、上記実施形態に特に限定されるものではなく、該樹脂フィルム部材は、その他例えば、上記実施形態のようにＰＶＡ系樹脂層、基材層及び表面処理層が積層され、さらに、該ＰＶＡ系樹脂層の表面に上記したハード処理層等が積層されて構成されていてもよい。

上記したように、本実施形態の樹脂フィルム接合体の製造方法は、熱可塑性樹脂材料から形成された基材層１０と、前記基材層１０の一方の面に配されたＰＶＡ系樹脂層１３と、他方の面に配された表面処理層１５とが積層されて形成された２枚の樹脂フィルム部材（本実施形態では原反フィルム）１の端面１ｘ、１ｙ同士を突き合わせ、端面が突き合わされた各端部（本実施形態では末端部１ａ、先端部１ｂ）において、双方同じ側の層（本実施形態ではＰＶＡ系樹脂層１３）を除去して前記基材層１０をそれぞれ露出させ、露出させた各前記基材層１０に跨るように、前記熱可塑性樹脂材料と同種の熱可塑性樹脂材料から形成された接合部材２０を重ね合わせ、前記基材層１０と前記接合部材２０とを加熱溶融接合する。

かかる構成によれば、突き合わされた上記樹脂フィルム部材１の各端部において、双方同じ側の層を除去してそれぞれ基材層１０を露出させ、露出させた各基材層１０双方に跨るように、基材層１０を形成している熱可塑性樹脂と同種の熱可塑性樹脂材料から形成された接合部材２０を重ね合わせ、各基材層１０と接合部材２０とを加熱溶融接合することができる。これにより、溶融した接合部材と各基材層とを十分に相溶させることができるため、接合強度に優れた樹脂フィルム接合体を製造することができる。

また、本実施形態においては、前記加熱溶融接合を、前記接合部材２０と各前記基材層１０との重ね合わせ部分にレーザー光Ｒを照射することによって行うことが好ましい。かかる構成によれば、レーザー光Ｒの照射により、より局所的且つ短時間に、より効率的に、重ね合わせ部分を発熱させて加熱溶融させた後、凝固させることができる。これにより、樹脂フィルム部材１におけるレーザー光Ｒが照射された部分の熱劣化を軽減することができる。従って、例えば延伸等を行った場合に、溶着部分と非溶着部分との境界部分への応力集中を緩和することが可能となり、接合強度により優れた樹脂フィルム接合体を得ることができる。

本実施形態においては、前記レーザー光Ｒが、８００ｎｍ〜１１，０００ｎｍの範囲にピーク波長を有していることが好ましい。かかる構成によれば、より確実に重ね合わせ部分を加熱溶融させることが可能となる。また、前記接合部材２０は、前記基材層１０と接する側に光吸収剤２３を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、レーザー光Ｒの照射により光吸収剤２３を発熱させることによって、重ね合わせ部分を、より効率的に加熱することが可能となる。

また、本実施形態においては、前記加熱溶融接合した部分を、長手方向に２倍以上に延伸することが好適である。このように加熱溶融接合した部分を長手方向に２倍以上に延伸しても破断が生じないような、接合強度に優れた樹脂フィルム接合体を得ることができる点で、より効果的である。また、前記加熱溶融接合した部分を、薬液に浸漬することも好適である。このように加熱溶融接合した部分を薬液に浸漬しても破断が生じないような、接合強度に優れた樹脂フィルム接合体を得ることができる点で、より効果的である。

また、前記構成の樹脂フィルム接合体の製造方法においては、前記樹脂フィルム部材１が、偏光フィルム用の原反フィルムとして用いられるものであることが好適である。かかる構成によれば、原反フィルムを薬液に浸漬して所望の延伸倍率で延伸して偏光フィルムを作製する際、接合部分の破断を抑制し得るため、連続して偏光フィルムを作製することができ、生産性や稼働率の低下の抑制につながる。また、前記樹脂フィルム部材１が、光学フィルム積層体に含まれる層としての偏光フィルム用の原反フィルムとして用いられるものであることが好適である。かかる構成によれば、上記と同様、偏光フィルムの生産性や稼働率の低下の抑制につながるため、かかる偏光フィルムを層として含む光学フィルム積層体の生産性や稼働率の低下の抑制にもつながる。

本発明に係る樹脂フィルム接合体の製造方法は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。また、本発明に係る樹脂フィルム接合体の製造方法は、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明に係る樹脂フィルム接合体の製造方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

＜実施例１＞
下記の条件を用いた。
・用途：偏光フィルム
・樹脂フィルム部材：ＰＶＡ樹脂層／非晶性ＰＥＴ樹脂層／ポリチオフェン樹脂層（予め１．８倍ほど長手方向に補助延伸済）
・各層の厚み：７μｍ／８５μｍ／４００ｎｍ
・シート部材幅：５０ｍｍ
・接合部材：非晶性ＰＥＴ、
・接合部材の厚み／幅：８５μｍ／５ｍｍ
・光吸収剤：Ｃｌｅａｒｗｅｌｄ（登録商標）ＬＤ１２０Ｃ（Ｃｒｙｓｔａ−Ｌｙｎ社製）
・塗布方法及び条件
方法：超音波スプレー
流量：０．２ｍＬ／ｍｉｎ
塗布幅：５ｍｍ
塗布速度：１００ｍｍ／ｓｅｃ
・レーザー
波長：９４０ｎｍ
出力：３０Ｗ
加圧方法：石英ガラス板加圧
面圧：２０ｋｇｆ／ｃｍ²
照射速度：１００ｍｍ／ｓｅｃ
ビーム形状：スポット（トップハットビーム）
スポット径：２ｍｍφ

上記したように、基材層としての非晶性ＰＥＴ樹脂層と、該非晶性ＰＥＴ樹脂層の一方の面に配されたＰＶＡ樹脂層と、他方の面に配された帯電防止層としてのポリチオフェン樹脂層とが積層されて形成された樹脂フィルム部材を用いた。該樹脂フィルム部材を２枚重ね合わせて、汎用のカッターで重ね合わせ部分において切断し、不要フィルム２枚を取り除いて、切断端面を突き合わせた状態とした。さらに、粘着テープとして汎用のセロファンテープを用い、該セロファンテープを、突き合わせ部分において双方のＰＶＡ樹脂層に跨るように付着させた後、引き剥がした。これにより、各ＰＶＡ樹脂層を剥離して除去して、各非晶性ＰＥＴ樹脂層を露出させた。そして、予め光吸収剤を表面に塗布した接合部材を、突き合わせ部分に沿って、光吸収剤が各非晶性ＰＥＴ樹脂層に接するように、且つ、各非晶性ＰＥＴ樹脂層に跨るように重ね合わせた後、石英ガラス板で加圧し、レーザー光を上記条件にて重ね合わせ部分に沿ってスキャン照射して、樹脂フィルム部材と接合部材を加熱溶融接合した。

得られた接合体を、以下の条件でバッチ延伸した。
・バッチ延伸条件：
接合体幅：５０ｍｍ
初期チャック距離：５０ｍｍ
延伸速度：１２０ｍｍ／ｍｉｎ

得られた接合体を、不溶化浴、染色浴、架橋浴に浸漬させた後、乾式にて最終的な延伸倍率が２倍になるまで延伸したところ、接合体は破断しなかった。

＜実施例２＞
実施例１で得られた接合体を、実施例１と同様に、最終的な延伸倍率が２．５倍になるまで延伸したところ、接合体は破断しなかった。

＜実施例３＞
実施例１で得られた接合体を、実施例１と同様に、最終的な延伸倍率が３．０倍になるまで延伸したところ、接合体は破断しなかった。

＜実施例４＞
実施例１で得られた接合体を、実施例１と同様に、最終的な延伸倍率が４．０倍になるまで延伸したところ、接合体は破断しなかった。

＜実施例５＞
実施例１で得られた接合体を、実施例１と同様に、最終的な延伸倍率が５．０倍になるまで延伸したところ、接合体は破断しなかった。

＜実施例６＞
・レーザー
波長：９４０ｎｍ
出力：７０Ｗ
加圧方法：石英ガラスローラ加圧
ロール径／面長：１０ｍｍφ／１５ｍｍ
面圧：３０ｋｇｆ／ｃｍ²
照射速度：１００ｍｍ／ｓｅｃ
ビーム形状：ラインビーム
ビーム形状：３．５ｍｍ×０．６ｍｍ
相間部材：ウレタンゴム（ショアＡ硬度９０度、５ｍｍ厚）

レーザー光照射条件を上記に変更すること以外は実施例１と同様の条件で加熱溶融接合を実施したところ、良好な接合を達成することが出来た。得られた接合体を、実施例１と同様に、乾式にてバッチ延伸したところ、最終的な延伸倍率が３．０倍になるまで延伸しても、接合体は破断しなかった。

実施例１〜６の結果、レーザーを用いた加熱溶融接合によって、薬液への浸漬、所望の延伸に耐え得る、接合強度に優れた接合体が得られることを確認できた。

＜実施例７＞
上記結果を踏まえ、製造装置として、図１と同様の製造装置において原反フィルム供給部と不溶化浴との間に、図２と同様の接合装置を配置したものを用いた。また、樹脂フィルム部材の幅を２，６５０ｍｍとすること以外は実施例１と同様の樹脂フィルム部材を原反フィルムとして用いた。そして、図１に示すのと同様に、ロールトゥロール搬送にて、先行する原反フィルムの延伸処理を行った。また、先行する原反フィルムの末端部と新たに供給する次の原反フィルムの先端部を、実施例１と同様にして樹脂フィルム部材の端面同士を突き合わせ、非晶性ＰＥＴ樹脂層を露出させて、光吸収剤が塗布された接合部材を重ね合わせ、実施例６と同様のレーザー光照射条件で加熱溶融接合を行い、後段の延伸処理へと連続的に原反フィルムを供給した。このとき、実施例６と同様に、最終的な延伸倍率を３．０８倍に設定して、先行する原反フィルムの延伸と次の原反フィルムの延伸を連続的に行った。その結果、接合体は破断することなく、連続的に偏光フィルムを製造することができた。

＜実施例８＞
接合部材に光吸収剤を塗布しないこと以外は実施例１と同様にして、樹脂フィルム部材の端面同士を突き合せ、非晶性ＰＥＴ樹脂層を露出させて、接合部材を重ね合わせた。そして、重ね合わせた部分を、ヒートシーラー（卓上型シーラー：Ｐ−２００、富士インパルス社製）を用いて５秒間の加熱溶融時間で、加熱溶融接合を行った。
得られた接合体を、実施例２と同様に、最終的な延伸倍率が２．５倍になるまで延伸したところ、接合体は破断しなかった。

＜比較例１＞
実施例１と同様の樹脂フィルム部材を用い、図７に示すように、２つの樹脂フィルム部材の端面同士を突き合わせ、突き合わされた樹脂フィルム部材の双方に跨るように、ＰＶＡ樹脂層側に粘着テープ（エコクリアテープＮｏ．３３Ｔ、日東電工社製、図７の符号２５）を付着させることによって、接着接合を行った。得られた接合体を、実施例１と同様に最終的な延伸倍率が２倍になるまで延伸しようとしたところ、該延伸倍率が１．５倍になったときに破断が生じた。このように、得られた接合体を所望の延伸倍率まで延伸することは、できなかった。

＜比較例２＞
実施例１と同様の樹脂フィルム部材及び光吸収剤を用いた。図８に示すように、一方の樹脂フィルム部材の端部におけるＰＶＡ樹脂層側に、実施例１と同様の条件で光吸収剤を塗布した。そして、該塗布された光吸収剤が他方の樹脂フィルム部材のＰＶＡ樹脂層と接するように樹脂フィルム部材の端部同士を重ね合わせて、実施例１と同様のレーザー光照射条件で加熱溶融接合を試みた。得られた接合体を、実施例１と同様に、延伸倍率が２倍になるまで延伸しようとしたところ、該延伸倍率が１．２倍になったとき、せん断応力によって、ＰＶＡ樹脂層と非晶性ＰＥＴ樹脂層との層間にて剥離して破断が発生した。このように、得られた接合体を所望の延伸倍率まで延伸することは、できなかった。

＜比較例３＞
実施例１と同様の樹脂フィルム部材及び光吸収剤を用いた。図９に示すように、一方の樹脂フィルム部材の端部におけるポリチオフェン樹脂層側に、実施例１と同様の条件で光吸収剤を塗布した。そして、該塗布された光吸収剤が他方の樹脂フィルム部材のポリチオフェン樹脂層と接するように樹脂フィルム部材の端部同士を重ね合わせて、実施例１と同様のレーザー光照射条件で加熱溶融接合を試みた。その結果、ポリチオフェン樹脂は熱可塑性樹脂ではなく、接着性がないため、ポリチオフェン樹脂層同士を加熱溶融接合できなかった。

＜比較例４＞
実施例１と同様の樹脂フィルム部材及び光吸収剤を用いた。図１０に示すように、一方の樹脂フィルム部材の端部におけるＰＶＡ樹脂層側に、実施例１と同様の条件で光吸収剤を塗布した。そして、該塗布された光吸収剤が他方の樹脂フィルム部材のポリチオフェン樹脂層と接するように樹脂フィルム部材の端部同士を重ね合わせて、実施例１と同様のレーザー光照射条件で加熱溶融接合を試みた。その結果、ＰＶＡ樹脂層とポリチオフェン樹脂は相溶しないため、これらを加熱溶融接合できなかった。

＜比較例５＞
接合部材として、実施例１と同様の樹脂フィルム部材を用いた。図１１に示すように、該接合部材のＰＶＡ樹脂層側の表面に、実施例１と同様の条件で光吸収剤を塗布し、該光吸収剤が、突き合わせた樹脂フィルム部材の端部におけるＰＶＡ樹脂層と接するように、且つ、各ＰＶＡ樹脂層に跨るように重ね合わせること以外は実施例１と同様の条件でレーザー光照射による接合を試みた。その結果、ＰＶＡ樹脂層同士を加熱溶融接合することができたが、簡易的に引っ張った結果、せん断応力によって、比較例２と同様、ＰＶＡ樹脂層と非晶性ＰＥＴ樹脂層との層間にて剥離して、破断が発生した。

１：樹脂フィルム部材、１ａ：末端部、１ｂ：先端部、４：浸漬浴、４ｄ：延伸浴、９：ローラ、１０：基材層、１３：ＰＶＡ系樹脂層、１５：表面処理層、２０：接合部材、２３：光吸収剤、Ｒ：レーザー光、１００：接合体

Claims (7)

1. 熱可塑性樹脂材料から形成された基材層と、前記基材層の一方の面に配されたポリビニルアルコール系樹脂層と、他方の面に配された表面処理層とが積層されて形成された２枚の樹脂フィルム部材の端面同士を突き合わせ、
   端面が突き合わされた各端部において、双方同じ側の層を除去してそれぞれ前記基材層を露出させ、
   露出させた各前記基材層双方に跨るように、前記熱可塑性樹脂材料と同種の熱可塑性樹脂材料から形成された接合部材を重ね合わせ、
   各前記基材層と前記接合部材とを加熱溶融接合して、樹脂フィルム接合体とし、
   前記加熱溶融接合した部分を、薬液に浸漬する、樹脂フィルム接合体の製造方法。
2. 前記加熱溶融接合を、各前記基材層と前記接合部材との重ね合わせ部分にレーザー光を照射して行う請求項１に記載の樹脂フィルム接合体の製造方法。
3. 前記レーザー光は、８００ｎｍ〜１１，０００ｎｍの範囲にピーク波長を有している請求項２に記載の樹脂フィルム接合体の製造方法。
4. 前記接合部材は、前記基材層と接する側に光吸収剤を備えている請求項２または３に記載の樹脂フィルム接合体の製造方法。
5. 前記加熱溶融接合した部分を、長手方向に２倍以上に延伸する請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂フィルム接合体の製造方法。
6. 前記樹脂フィルム部材は、偏光フィルム用の原反フィルムとして用いられるものである請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂フィルム接合体の製造方法。
7. 前記樹脂フィルム部材は、光学フィルム積層体に含まれる層としての偏光フィルム用の原反フィルムとして用いられるものである請求項１〜６のいずれかに記載の樹脂フィルム接合体の製造方法。

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