JP6667989B2 - 偏光フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
(i)コート作業やその後の乾燥作業が煩雑である。
(ii)PVA層の不溶化処理のための熱処理を積層体の状態で行う必要があるため、使用されるプラスチックフィルムが熱処理後も延伸可能なものに限定され、コスト高になる。
(iii)プラスチックフィルム上にコート法によってPVA層を形成してなる積層体では、プラスチックフィルムとPVA層との間の接着強度が比較的高く、このような接着強度の高い積層体を延伸すると、PVA層の適度なネックインが妨げられて、偏光性能に優れる偏光フィルムが得られにくい。
[1]PVAフィルムを延伸する延伸工程を有する偏光フィルムの製造方法であって、PVAフィルムを水に浸漬する水浸漬工程によって水に浸漬されたPVAフィルムを水から取り出した後の表面に水が付着したPVAフィルムの幅方向両端部にロールRを接触させ次いでニップロールを接触させる工程を有し、ここで、当該ロールRは表面に水が付着したPVAフィルムの幅方向中央部と接触しない、製造方法(以下、当該製造方法を「製造方法(1)」と称することがある);
[2]表面に水が付着したPVAフィルムのフィルム面と、上記ロールRにおけるPVAフィルムとの接触部とのなす角度θが1〜10度である、上記[1]の製造方法;
[3]上記ロールRの軸方向の長さが1cm以上である、上記[1]または[2]の製造方法;
[4]PVAフィルムを延伸する延伸工程を有する偏光フィルムの製造方法であって、PVAフィルムを水に浸漬する水浸漬工程によって水に浸漬されたPVAフィルムを水から取り出した後の表面に水が付着したPVAフィルムの幅方向両端部にPVAフィルムの長さ方向に配列した複数のロールRを接触させ次いでニップロールを接触させる工程を有し、ここで、当該複数のロールRの少なくとも一部は表面に水が付着したPVAフィルムの幅方向中央部と接触しない、製造方法(以下、当該製造方法を「製造方法(1’)」と称することがある);
[5]表面に水が付着したPVAフィルムのフィルム面と、表面に水が付着したPVAフィルムの幅方向中央部と接触しない上記ロールRにおけるPVAフィルムとの接触部とのなす角度θが1〜10度である、上記[4]の製造方法;
[6]表面に水が付着したPVAフィルムの幅方向中央部と接触しない上記ロールRの軸方向の長さが1cm以上である、上記[4]または[5]の製造方法;
[7]PVAフィルムを水から取り出した後、最初にニップロールに接触するまでの間において、PVAフィルムの幅方向両端部での長さ方向に連続するロール非接触部の長さの最大値A(mm)と乾燥時のPVAフィルムの厚みB(mm)とが、下記式(1)
A ≦ 8286×B − 103 (1)
を満たす、上記[4]〜[6]のいずれか1つの製造方法;
[8]PVAフィルムを延伸する延伸工程を有する偏光フィルムの製造方法であって、PVAフィルムを水に浸漬する水浸漬工程によって水に浸漬されたPVAフィルムを水から取り出した後の表面に水が付着したPVAフィルムの幅方向両端部にPVAフィルムの長さ方向に配列した複数のロールRを接触させ次いでニップロールを接触させる工程を有し、ここで、PVAフィルムを水から取り出した後、最初にニップロールに接触するまでの間において、PVAフィルムの幅方向両端部での長さ方向に連続するロール非接触部の長さの最大値A(mm)と乾燥時のPVAフィルムの厚みB(mm)とが、下記式(1)
A ≦ 8286×B − 103 (1)
を満たす、製造方法(以下、当該製造方法を「製造方法(2)」と称することがある);
[9]水浸漬工程が、膨潤工程、染色工程、架橋工程、延伸工程および固定処理工程からなる群より選ばれる少なくとも1つである、上記[1]〜[8]のいずれか1つの製造方法;
[10]延伸工程の前に、表面に水が付着したPVAフィルムの幅方向両端部に上記ロールを接触させる工程を有する、上記[1]〜[9]のいずれか1つの製造方法;
[11]乾燥時のPVAフィルムの厚みが0.05mm以下である、上記[1]〜[10]のいずれか1つの製造方法;
に関する。
偏光フィルムを製造するための本発明の製造方法は、PVAフィルムを延伸する延伸工程を有する。そして本発明の製造方法では、膨潤工程、染色工程、架橋工程、延伸工程、固定処理工程等のPVAフィルムを水に浸漬する水浸漬工程によって水に浸漬されたPVAフィルムを水から取り出した後の、表面に水が付着したPVAフィルムの幅方向両端部にロールRを接触させ次いでニップロールを接触させる工程を有する。
PVAフィルムを構成するPVA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、酢酸イソプロペニル等のビニルエステルの1種または2種以上を重合して得られるポリビニルエステルをけん化することにより得られるものを使用することができる。上記のビニルエステルの中でも、PVAの製造の容易性、入手の容易性、コスト等の点から、分子中にビニルオキシカルボニル基(H2C=CH−O−CO−)を有する化合物が好ましく、酢酸ビニルがより好ましい。
これらの界面活性剤は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の製造方法では、PVAフィルムを水に浸漬する水浸漬工程によって水に浸漬されたPVAフィルムを水から取り出した後の、表面に水が付着したPVAフィルムの幅方向両端部にロールRを接触させ次いでニップロールを接触させる工程を有する。偏光フィルムは、通常、膨潤工程、染色工程、架橋工程、延伸工程、固定処理工程などの各工程を経て製造することができ、本発明の製造方法は、これらの工程のうちの1つまたは2つ以上を水浸漬工程として有することができる。すなわち、本発明の製造方法では、上記水浸漬工程が、膨潤工程、染色工程、架橋工程、延伸工程および固定処理工程からなる群より選ばれる少なくとも1つであることが好ましく、膨潤工程、染色工程および架橋工程からなる群より選ばれる少なくとも1つであることがより好ましい。
水浸漬工程において使用される水は純水に限定されず、各工程の目的に応じて、後述するような水溶液や更には水性分散液などを用いることもできる。
膨潤工程における膨潤処理は、PVAフィルムを水に浸漬することにより行うことができる。水に浸漬する際の水の温度としては、20〜40℃の範囲内であることが好ましく、22〜38℃の範囲内であることがより好ましく、25〜35℃の範囲内であることが更に好ましい。また、水に浸漬する時間としては、例えば、0.5〜5分間の範囲内であることが好ましく、1〜3分間の範囲内であることがより好ましい。なお、水に浸漬する際の水は純水に限定されず、各種成分が溶解した水溶液であってもよいし、水と水性媒体との混合物であってもよい。
染色工程における染色処理は、PVAフィルムを二色性色素を含む水溶液中に浸漬することにより行うことができる。二色性色素を含む水溶液中における二色性色素の濃度は使用される二色性色素の種類などに応じて適宜設定することができ、例えば0.001〜1質量%の範囲内とすることができるが、二色性色素を含む水溶液としてヨウ素−ヨウ化カリウム水溶液を用いる場合には、ヨウ素系色素を効率良くPVAフィルムに吸着させることができることから、使用されるヨウ素(I2)の濃度として0.01〜1.0質量%の範囲内であることが好ましく、使用されるヨウ化カリウム(KI)の濃度として0.01〜10質量%の範囲内であることが好ましい。二色性色素を含む水溶液の温度は、二色性色素を効率良くPVAフィルムに吸着させることができることから、20〜50℃の範囲内であることが好ましく、25〜40℃の範囲内であることがより好ましい。なお、二色性色素を予め含有させたPVAフィルムを用いる場合には、染色工程を省略することができる。
架橋工程を行うと、PVAフィルムに架橋が導入され、比較的高い温度かつ湿式で延伸工程を行う際にPVAが水へ溶出するのを効果的に防止することができる。このような観点などから、架橋工程は染色工程の後に行うのが好ましい。架橋処理は、PVAフィルムを架橋剤を含む水溶液中に浸漬することにより行うことができる。当該架橋剤としては、ホウ酸、ホウ砂等のホウ酸塩などのホウ素化合物の1種または2種以上を使用することができる。架橋剤を含む水溶液における架橋剤の濃度は1〜15質量%の範囲内であることが好ましく、2〜7質量%の範囲内であることがより好ましい。架橋剤を含む水溶液はヨウ化カリウム等の助剤を含有してもよい。架橋剤を含む水溶液の温度は、20〜50℃の範囲内であることが好ましく、25〜40℃の範囲内であることがより好ましい。
PVAフィルムを延伸する延伸工程において、その延伸方法に特に制限はなく、湿式延伸法および乾式延伸法のうちのいずれで行ってもよい。湿式延伸法の場合は、ホウ酸、ホウ砂等のホウ酸塩などのホウ素化合物の1種または2種以上を含む水溶液中で行うこともできるし、上記した二色性色素を含む水溶液中や後述する固定処理浴中で行うこともできる。また乾式延伸法の場合は、室温のまま延伸を行ってもよいし、熱をかけながら延伸してもよいし、吸水後に延伸してもよい。これらの中でも、得られる偏光フィルムにおける幅方向の厚みの均一性の点から湿式延伸法が好ましく、ホウ酸水溶液中で延伸することがより好ましい。ホウ酸水溶液中におけるホウ酸の濃度は0.5〜6.0質量%の範囲内であることが好ましく、1.0〜5.0質量%の範囲内であることがより好ましく、1.5〜4.0質量%の範囲内であることが更に好ましい。上記したホウ素化合物を含む水溶液はヨウ化カリウムを含有してもよく、その濃度は0.01〜10質量%の範囲内であることが好ましい。
固定処理工程における固定処理は、主として、延伸されたPVAフィルムへの二色性色素の吸着を強固にするために施される。固定処理は延伸されたPVAフィルムを固定処理浴中に浸漬することにより行うことができる。固定処理浴としては、ホウ酸、ホウ砂等のホウ酸塩などのホウ素化合物の1種または2種以上を含む水溶液を使用することができる。また、必要に応じて、固定処理浴中にヨウ素化合物や金属化合物を添加してもよい。固定処理浴として使用されるホウ素化合物を含む水溶液中におけるホウ素化合物の濃度は、一般に2〜15質量%の範囲内であることが好ましく、3〜10質量%の範囲内であることがより好ましい。固定処理浴の温度は、15〜60℃の範囲内であることが好ましく、25〜40℃の範囲内であることがより好ましい。
本発明の製造方法では、上記の水浸漬工程によって水に浸漬されたPVAフィルムを水から取り出した後の、表面に水が付着したPVAフィルムの幅方向両端部にロールRを接触させ次いでニップロールを接触させる工程を有する。当該ロールRは当該ニップロールよりも上流側に位置するロールである。そして、製造方法(1)に係る本発明の製造方法では、上記ロールRは表面に水が付着したPVAフィルムの幅方向中央部と接触しない。当該ロールRが表面に水が付着したPVAフィルムの幅方向中央部と接触しないことにより、当該幅方向中央部への不要な接触による膜面異常の発生を抑制することができ、また、装置が複雑・高価になるのを抑制することができる。
A ≦ 8286×B − 103 (1)
を満たす。上記最大値Aと乾燥時のPVAフィルムの厚みBとが上記関係を満たすことにより、水浸漬工程を通過した後において、PVAフィルムの幅方向の端部における折れ込みの発生が抑制されて延伸時や乾燥時などにおけるフィルムの破断の発生が低減され、また、より高い延伸倍率で延伸することができて偏光性能に優れた偏光フィルムを容易に製造できる。PVAフィルムの幅方向の端部における折れ込みの発生をより効果的に抑制することができることから、上記最大値A(mm)と乾燥時のPVAフィルムの厚みB(mm)とは、下記式(1’)
A ≦ 8286×B − 110 (1’)
を満たすことが好ましく、下記式(1”)
A ≦ 8286×B − 115 (1”)
を満たしていてもよく、また、下記式(2)
A ≧ 8286×B − 200 (2)
を満たすことが好ましく、下記式(2’)
A ≧ 8286×B − 170 (2’)
を満たすことがより好ましく、下記式(2”)
A ≧ 8286×B − 150 (2”)
を満たすことが更に好ましい。
延伸を行い、必要に応じて更に固定処理を行った後、乾燥することにより偏光フィルムを製造することができる。乾燥条件は特に制限されないが、乾燥温度は30〜150℃の範囲内であることが好ましく、50〜130℃の範囲内であることがより好ましい。上記範囲内の温度で乾燥することで寸法安定性に優れる偏光フィルムが得られやすい。
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、ポリエステル系フィルムなどを使用することができる。また、貼り合わせの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を挙げることができるが、中でもPVA系接着剤が好適である。
以下の実施例または比較例において、延伸工程における延伸倍率を調整することにより全延伸倍率を0.1倍ずつ段階的に上げていき、フィルムの破断が発生したときの全延伸倍率の直前に設定した全延伸倍率を、連続運転可能な延伸倍率とした。
(a)透過率Tsの測定
以下の実施例または比較例で得られた偏光フィルムの幅方向の中央部から、偏光フィルムの長さ方向に3cm×幅方向に2cmの正方形のサンプルを2枚採取し、積分球付き分光光度計(日本分光株式会社製「V7100」)を用いて、JIS Z8722:2009(物体色の測定方法)に準拠し、C光源、2°視野の可視光領域の視感度補正を行い、1枚のサンプルについて、長さ方向に対して45°傾けた場合の光の透過率と−45°傾けた場合の光の透過率を測定して、それらの平均値Ts1(%)を求めた。もう1枚のサンプルについても同様にして、45°傾けた場合の光の透過率と−45°傾けた場合の光の透過率を測定して、それらの平均値Ts2(%)を求めた。下記式(3)によりTs1とTs2を平均し、偏光フィルムの透過率Ts(%)とした。
Ts = (Ts1+Ts2)/2 (3)
上記透過率Tsの測定で採取した2枚のサンプルを、その長さ方向が平行になるように重ねた場合の光の透過率T‖(%)、および、長さ方向が直交するように重ねた場合の光の透過率T⊥(%)を、上記「(a)透過率Tsの測定」の場合と同様にして測定し、下記式(4)により偏光度V(%)を求めた。
V = {(T‖−T⊥)/(T‖+T⊥)}1/2×100 (4)
乾燥時の厚みが0.030mmで幅が1mの長尺のPVAフィルム(PVAとグリセリンと界面活性剤を含み、グリセリンの含有量がPVA100質量部に対して12質量部で、界面活性剤の含有量がPVA100質量部に対して0.03質量部であるPVAフィルム。PVAは酢酸ビニルの単独重合体のけん化物であり、PVAの重合度は2,400で、PVAのけん化度は99.9モル%。)を、そのフィルムロールから連続的に巻き出し、膨潤工程、染色工程および架橋工程に、この順で連続的に供した。
PVAフィルムの厚みを0.020mmにし、膨潤工程、染色工程および架橋工程のいずれについても、上記最大値Aが60mmになるようにしたこと以外は実施例1と同様にして、連続的に偏光フィルムを製造した。
PVAフィルムの厚みを0.015mmにし、膨潤工程、染色工程および架橋工程のいずれについても、上記最大値Aが10mmになるようにしたこと以外は実施例1と同様にして、連続的に偏光フィルムを製造した。
架橋工程については小径ロールを接触させなかったこと以外は実施例2と同様にして、連続的に偏光フィルムを製造した。
膨潤工程、染色工程および架橋工程のいずれについても、PVAフィルムのフィルム面と各小径ロールにおけるPVAフィルムとの接触部とのなす角度θをいずれも0度とした(各小径ロールの外周面のうちのPVAフィルムの幅方向内側部がPVAフィルムと接触する)こと以外は実施例2と同様にして、連続的に偏光フィルムを製造した。
膨潤工程、染色工程および架橋工程のいずれについても、上記最大値Aが100mmになるようにしたこと以外は実施例2と同様にして、連続的に偏光フィルムを製造した。
膨潤工程、染色工程および架橋工程のいずれについても、上記最大値Aが30mmになるようにしたこと以外は実施例3と同様にして、連続的に偏光フィルムを製造した。
膨潤工程、染色工程および架橋工程のいずれについても小径ロールを接触させなかった(最大値Aは170mm)こと以外は実施例1と同様にして、連続的に偏光フィルムを製造した。
膨潤工程、染色工程および架橋工程のいずれについても小径ロールを接触させなかった(最大値Aは170mm)こと以外は実施例3と同様にして、連続的に偏光フィルムを製造した。
Claims (3)
- 乾燥時の厚みBが0.02mm以上0.05mm以下であるポリビニルアルコールフィルムを延伸する延伸工程及び水に浸漬する水浸漬工程を有する偏光フィルムの製造方法であって、
前記水浸漬工程は、膨潤工程、染色工程及び架橋工程であり、
前記水浸漬工程の各工程は、前記ポリビニルアルコールフィルムを前記水に浸漬し、該水から取り出した後の表面に前記水が付着した前記ポリビニルアルコールフィルムに、その長さ方向に配列した複数のロールRを接触させ、次いでニップロールを接触させる工程であり、
前記複数のロールRは、軸方向の長さが前記ポリビニルアルコールフィルムの幅よりも広い略円筒形状の第1ロールと、前記ポリビニルアルコールフィルムの幅方向両端部に配置され、前記ポリビニルアルコールフィルムの幅方向の一方の端部に接触し他方の端部に接触しない略円筒形状の第2ロールとを含み、
前記第1ロールは、鉛直方向上側から見たとき、その軸方向両端部が前記ポリビニルアルコールフィルムから露出して配置され、
前記第2ロールは、鉛直方向上側から見たとき、その軸方向外側の端部が前記ポリビニルアルコールフィルムから露出して配置され、その軸方向において前記ポリビニルアルコールフィルムと接触する接触部の長さが0.5cm以上8cm以下であり、
前記水浸漬工程の各工程において、前記ポリビニルアルコールフィルムを前記水から取り出した後、前記ニップロールに接触するまでの間で、前記ポリビニルアルコールフィルムの幅方向両端部において長さ方向に連続しかつ前記第1ロール及び前記第2ロールのいずれとも接触しないロール非接触部の長さの最大値をA(mm)としたとき、
前記A(mm)と前記B(mm)とが、下記式(1)
8286 × B − 150 ≦ A ≦ 8286 × B − 103 (1)
の関係を満すように、前記第1ロールと前記第2ロールとが配置されている、製造方法。 - 前記延伸工程の前に、前記水浸漬工程を有する、請求項1に記載の製造方法。
- 前記第2ロールは、前記第1ロールより前記ポリビニルアルコールフィルムの流れ方向上流側に位置する、請求項1または2に記載の製造方法。
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