JP7224729B2 - 積層偏光フィルムの製造方法及び積層偏光フィルムの製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、偏光子を含むフィルムと保護フィルムなどの他のフィルムを接着剤を用いて貼り合わせることによって積層偏光フィルムを製造する方法及びその製造装置に関する。
従来、液晶表示装置や偏光サングラスなどの構成材料として、偏光子を含む積層偏光フィルムが使用されている。前記積層偏光フィルムとしては、例えば、ヨウ素などの二色性物質で染色した偏光子とこの偏光子を保護する保護フィルムを含む積層フィルムが用いられている。
このような積層偏光フィルムは、例えば、特許文献1及び2に記載のように、保護フィルムに光硬化型接着剤のような活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工して接着剤層を形成し、その接着剤層を介して保護フィルムと偏光子を接着することによって得られる。
前記特許文献には、前記接着剤の塗工方法として、グラビアロールを用いたグラビアコート法が用いられている。
このような積層偏光フィルムは、例えば、特許文献1及び2に記載のように、保護フィルムに光硬化型接着剤のような活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工して接着剤層を形成し、その接着剤層を介して保護フィルムと偏光子を接着することによって得られる。
前記特許文献には、前記接着剤の塗工方法として、グラビアロールを用いたグラビアコート法が用いられている。
しかしながら、活性エネルギー線硬化型接着剤をグラビアコート法で塗工して積層偏光フィルムを作製すると、偏光子と保護フィルムの層間に、微細な気泡が生じる場合があることが判ってきた。積層偏光フィルムは、高い光学特性が求められるので、前記微細な気泡を生じないように偏光子を接着することが求められる。
本発明の目的は、活性エネルギー線硬化型接着剤をグラビアコート法で塗工して積層偏光フィルムを作製する場合において、光学的に良好な積層偏光フィルムを製造できる方法及びその製造装置を提供することである。
グラビアコート法は、表面に無数のセル(凹部)が形成されたグラビアロールを用い、前記セルに入れられた活性エネルギー線硬化型接着剤をフィルムに転写する塗工方法である。
本発明者らの研究によれば、このセルの開口率によって、活性エネルギー線硬化型接着剤の塗工斑を生じることが判明した。このように接着剤の塗工斑を生じると、偏光子と保護フィルムの層間に、微細な気泡が生じるようになる。また、通常、積層偏光フィルムの製造は、偏光子と保護フィルムなどのフィルムを搬送し、その搬送過程で接着剤を塗工して両者を貼り合わせるという製造ライン上で実施される。本発明者らの研究によれば、製造時間(製造ラインの稼働時間)が経過していくと、グラビアロールのセルの開口率によって、接着剤の塗工厚みが変化することが判明した。その塗工厚みの変化によって、製造初期には接着剤の塗工斑を生じていなかったが、製造が進むにつれて接着剤層の厚みが変化することも判ってきた。
このように積層偏光フィルムの製造に際して、活性エネルギー線硬化型接着剤を塗布するグラビアロールのセルの開口率が気泡の発生や接着剤層の厚み変化の要因の1つになっていることを見出し、本発明を完成した。
本発明者らの研究によれば、このセルの開口率によって、活性エネルギー線硬化型接着剤の塗工斑を生じることが判明した。このように接着剤の塗工斑を生じると、偏光子と保護フィルムの層間に、微細な気泡が生じるようになる。また、通常、積層偏光フィルムの製造は、偏光子と保護フィルムなどのフィルムを搬送し、その搬送過程で接着剤を塗工して両者を貼り合わせるという製造ライン上で実施される。本発明者らの研究によれば、製造時間(製造ラインの稼働時間)が経過していくと、グラビアロールのセルの開口率によって、接着剤の塗工厚みが変化することが判明した。その塗工厚みの変化によって、製造初期には接着剤の塗工斑を生じていなかったが、製造が進むにつれて接着剤層の厚みが変化することも判ってきた。
このように積層偏光フィルムの製造に際して、活性エネルギー線硬化型接着剤を塗布するグラビアロールのセルの開口率が気泡の発生や接着剤層の厚み変化の要因の1つになっていることを見出し、本発明を完成した。
本発明の積層偏光フィルムの製造方法は、偏光子を含む第1フィルムと第2フィルムを搬送し、その搬送過程で前記第1フィルム及び第2フィルムの少なくとも一方に、活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工する工程、前記第1フィルムと第2フィルムを貼り合せ且つ前記活性エネルギー線硬化型接着剤を硬化させることによって積層偏光フィルムを作製する工程、を有し、前記活性エネルギー線硬化型接着剤を、セルの開口率が7%~55%のグラビアロールを用いて塗工する。
本発明の好ましい製造方法は、前記活性エネルギー線硬化型接着剤の塗工厚みが、0.1μm~5μmである。
本発明の好ましい製造方法は、前記接着剤を塗工する工程において、前記第1フィルムと第2フィルムの搬送速度が、15m/分~40m/分である。
本発明の好ましい製造方法は、前記接着剤を塗工する工程において、前記活性エネルギー線硬化型接着剤の25℃での粘度が10mPa・s~50mPa・sである。
本発明の好ましい製造方法は、前記接着剤を塗工する工程において、前記活性エネルギー線硬化型接着剤の表面張力が50mN/m以下である。
本発明の好ましい製造方法は、前記接着剤を塗工する工程において、前記第1フィルムと第2フィルムの搬送速度が、15m/分~40m/分である。
本発明の好ましい製造方法は、前記接着剤を塗工する工程において、前記活性エネルギー線硬化型接着剤の25℃での粘度が10mPa・s~50mPa・sである。
本発明の好ましい製造方法は、前記接着剤を塗工する工程において、前記活性エネルギー線硬化型接着剤の表面張力が50mN/m以下である。
本発明の別の局面によれば、積層偏光フィルムの製造装置を提供する。
本発明の積層偏光フィルムの製造装置は、偏光子を含む第1フィルムと第2フィルムをそれぞれ搬送する搬送装置と、前記第1フィルム及び第2フィルムの少なくとも一方に、活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工するグラビアロールと、前記活性エネルギー線硬化型接着剤を介して貼り合わされた前記第1フィルムと第2フィルムの前記活性エネルギー線硬化型接着剤を硬化させる硬化装置と、を有し、前記グラビアロールの表面に、開口率が7%~55%であるセルが複数形成されている。
本発明の積層偏光フィルムの製造装置は、偏光子を含む第1フィルムと第2フィルムをそれぞれ搬送する搬送装置と、前記第1フィルム及び第2フィルムの少なくとも一方に、活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工するグラビアロールと、前記活性エネルギー線硬化型接着剤を介して貼り合わされた前記第1フィルムと第2フィルムの前記活性エネルギー線硬化型接着剤を硬化させる硬化装置と、を有し、前記グラビアロールの表面に、開口率が7%~55%であるセルが複数形成されている。
本発明のように、開口率が7%~55%のセルが形成されたグラビアロールを用いて活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工することにより、偏光子を含む第1フィルムと第2フィルムの層間に、微細な気泡が生じ難く、長時間に亘って光学的に良好な積層偏光フィルムを製造できる。
本明細書において、「下限値X~上限値Y」で表される数値範囲は、下限値X以上上限値Y以下を意味する。前記数値範囲が別個に複数記載されている場合、任意の下限値と任意の上限値を選択し、「任意の下限値~任意の上限値」を設定できるものとする。
各図は、参考的に表したものであり、各図に表された部材などの寸法、縮尺及び形状は、実際のものとは異なっている場合があることに留意されたい。
各図は、参考的に表したものであり、各図に表された部材などの寸法、縮尺及び形状は、実際のものとは異なっている場合があることに留意されたい。
[積層偏光フィルム]
図1乃至図4は、本発明の製造方法によって得られる積層偏光フィルム1の構成例を示している。
図1において、本発明の1つの実施形態の積層偏光フィルム1は、第2フィルム12と、接着剤層31と、第1フィルム11と、接着剤層32と、第3フィルム13と、がこの順で積層されている。
図2において、本発明の1つの実施形態の積層偏光フィルム1は、第2フィルム12と、接着剤層31と、第1フィルム11と、接着剤層32と、第3フィルム13と、接着剤層33と、第4フィルム14と、がこの順で積層されている。
図3において、本発明の他の実施形態の積層偏光フィルム1は、第1フィルム11と、接着剤層31と、第2フィルム12と、接着剤層32と、第3フィルム13と、がこの順で積層されている。
図4において、本発明の他の実施形態の積層偏光フィルム1は、第1フィルム11と、接着剤層31と、第2フィルム12と、がこの順で積層されている。
ただし、本発明の積層偏光フィルムは、図1乃至図4の構成例に限定されるわけではなく、適宜変更可能である。
例えば、上記各構成例の積層偏光フィルムに、さらに、第5フィルムなどの任意の他のフィルムが1つ又は複数積層されていてもよい。
図1乃至図4は、本発明の製造方法によって得られる積層偏光フィルム1の構成例を示している。
図1において、本発明の1つの実施形態の積層偏光フィルム1は、第2フィルム12と、接着剤層31と、第1フィルム11と、接着剤層32と、第3フィルム13と、がこの順で積層されている。
図2において、本発明の1つの実施形態の積層偏光フィルム1は、第2フィルム12と、接着剤層31と、第1フィルム11と、接着剤層32と、第3フィルム13と、接着剤層33と、第4フィルム14と、がこの順で積層されている。
図3において、本発明の他の実施形態の積層偏光フィルム1は、第1フィルム11と、接着剤層31と、第2フィルム12と、接着剤層32と、第3フィルム13と、がこの順で積層されている。
図4において、本発明の他の実施形態の積層偏光フィルム1は、第1フィルム11と、接着剤層31と、第2フィルム12と、がこの順で積層されている。
ただし、本発明の積層偏光フィルムは、図1乃至図4の構成例に限定されるわけではなく、適宜変更可能である。
例えば、上記各構成例の積層偏光フィルムに、さらに、第5フィルムなどの任意の他のフィルムが1つ又は複数積層されていてもよい。
<第1フィルム>
第1フィルムは、偏光子を含むフィルムである。
偏光子は、特定の1つの方向のみに振動する光(偏光)を透過し、それ以外の方向に振動する光を遮断する性質を有する光学素子をいう。本発明の偏光子は、柔軟なフィルム状である。
第1フィルムは、偏光子を含んでいればよい。
例えば、第1フィルムは、偏光子そのものでもよく、偏光子と任意のフィルムが積層一体化されているフィルムでもよい。
具体的には、第1フィルムとしては、例えば、二色性物質によって染色された親水性ポリマーフィルム(例えば、二色性物質によって染色されたポリビニルアルコール系フィルムなど)、或いは、二色性物質によって染色された親水性ポリマーフィルムと任意のフィルムが積層一体化されたフィルムなどが挙げられる。前記二色性物質によって染色された親水性ポリマーフィルムが、偏光子に相当する。
第1フィルムは、偏光子を含むフィルムである。
偏光子は、特定の1つの方向のみに振動する光(偏光)を透過し、それ以外の方向に振動する光を遮断する性質を有する光学素子をいう。本発明の偏光子は、柔軟なフィルム状である。
第1フィルムは、偏光子を含んでいればよい。
例えば、第1フィルムは、偏光子そのものでもよく、偏光子と任意のフィルムが積層一体化されているフィルムでもよい。
具体的には、第1フィルムとしては、例えば、二色性物質によって染色された親水性ポリマーフィルム(例えば、二色性物質によって染色されたポリビニルアルコール系フィルムなど)、或いは、二色性物質によって染色された親水性ポリマーフィルムと任意のフィルムが積層一体化されたフィルムなどが挙げられる。前記二色性物質によって染色された親水性ポリマーフィルムが、偏光子に相当する。
<第2フィルム、第3フィルム、第4フィルムなど>
第2フィルム、第3フィルム及び第4フィルムなどの他のフィルム(第1フィルム以外のフィルム)は、いずれも偏光子を含まないフィルムである。
第2フィルムは、第1フィルムの片面に接着剤層を介して接着される(図1乃至図4参照)。
第3フィルムは、必要に応じて、第1フィルムのもう一方の片面に接着剤層を介して接着される(図1及び図2参照)。
第4フィルムなどの他のフィルムは、必要に応じて、第3フィルムなどに接着剤層を介して接着される(図2参照)。
第2フィルム、第3フィルム及び第4フィルムなどの他のフィルム(第1フィルム以外のフィルム)は、いずれも偏光子を含まないフィルムである。
第2フィルムは、第1フィルムの片面に接着剤層を介して接着される(図1乃至図4参照)。
第3フィルムは、必要に応じて、第1フィルムのもう一方の片面に接着剤層を介して接着される(図1及び図2参照)。
第4フィルムなどの他のフィルムは、必要に応じて、第3フィルムなどに接着剤層を介して接着される(図2参照)。
第2フィルム、第3フィルム及び第4フィルムなどの他のフィルムとしては、任意の光学フィルムを用いることができる。
光学フィルムとしては、従来公知のものを使用でき、例えば、保護フィルム、位相差フィルム、アンチグレアフィルム、輝度向上フィルム、視野角向上フィルム、透明導電性フィルムなどが挙げられる。
第2フィルム、第3フィルム及び第4フィルムなどの他のフィルムは、それぞれ独立して、保護フィルム、位相差フィルム、アンチグレアフィルム、輝度向上フィルム、視野角向上フィルム、透明導電性フィルムなどから選ばれるフィルムを用いることができる。
中でも、第2フィルムとしては、TACフィルムなどの保護フィルムを用いることが好ましい。第3フィルムが第1フィルムの片面に接着される場合には、第3フィルムとして保護フィルムを用いることが好ましい。
光学フィルムとしては、従来公知のものを使用でき、例えば、保護フィルム、位相差フィルム、アンチグレアフィルム、輝度向上フィルム、視野角向上フィルム、透明導電性フィルムなどが挙げられる。
第2フィルム、第3フィルム及び第4フィルムなどの他のフィルムは、それぞれ独立して、保護フィルム、位相差フィルム、アンチグレアフィルム、輝度向上フィルム、視野角向上フィルム、透明導電性フィルムなどから選ばれるフィルムを用いることができる。
中でも、第2フィルムとしては、TACフィルムなどの保護フィルムを用いることが好ましい。第3フィルムが第1フィルムの片面に接着される場合には、第3フィルムとして保護フィルムを用いることが好ましい。
<接着剤層>
接着剤層は、接着剤の固化層であって、2つのフィルムの間に介在し、その2つのフィルムを接着する層である。
第1フィルムと第2フィルムの層間の接着剤層は、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成される。
第1フィルムと第2フィルム以外のフィルムの層間の接着剤層は、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成されていてもよく、或いは、それ以外の接着剤から構成されていてもよい。接着剤層のうち、少なくとも第1フィルムと他のフィルムの層間の接着剤層は、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成されていることが好ましく、全ての接着剤層が活性エネルギー線硬化型接着剤から構成されていることがより好ましい。
具体的には、図1及び図2の各積層偏光フィルム1の場合、接着剤層31,32は、何れも活性エネルギー線硬化型接着剤から構成されていることが好ましい。図3及び図4の各積層偏光フィルム1の場合、接着剤層31は、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成されていることが好ましい。図2の積層偏光フィルム1の場合、接着剤層33は、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成されていてもよく、或いは、それ以外の接着剤から構成されていてもよいが、好ましくは、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成される。また、図3の積層偏光フィルム1の場合、接着剤層32は、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成されていてもよく、或いは、それ以外の接着剤から構成されていてもよいが、好ましくは、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成される。
活性エネルギー線硬化型接着剤及び接着剤層の詳細は、[積層偏光フィルムの製造方法]の欄で詳述する。
接着剤層は、接着剤の固化層であって、2つのフィルムの間に介在し、その2つのフィルムを接着する層である。
第1フィルムと第2フィルムの層間の接着剤層は、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成される。
第1フィルムと第2フィルム以外のフィルムの層間の接着剤層は、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成されていてもよく、或いは、それ以外の接着剤から構成されていてもよい。接着剤層のうち、少なくとも第1フィルムと他のフィルムの層間の接着剤層は、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成されていることが好ましく、全ての接着剤層が活性エネルギー線硬化型接着剤から構成されていることがより好ましい。
具体的には、図1及び図2の各積層偏光フィルム1の場合、接着剤層31,32は、何れも活性エネルギー線硬化型接着剤から構成されていることが好ましい。図3及び図4の各積層偏光フィルム1の場合、接着剤層31は、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成されていることが好ましい。図2の積層偏光フィルム1の場合、接着剤層33は、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成されていてもよく、或いは、それ以外の接着剤から構成されていてもよいが、好ましくは、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成される。また、図3の積層偏光フィルム1の場合、接着剤層32は、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成されていてもよく、或いは、それ以外の接着剤から構成されていてもよいが、好ましくは、活性エネルギー線硬化型接着剤から構成される。
活性エネルギー線硬化型接着剤及び接着剤層の詳細は、[積層偏光フィルムの製造方法]の欄で詳述する。
[積層偏光フィルムの製造装置]
本発明の積層偏光フィルムの製造装置は、偏光子を含む第1フィルムと第2フィルムをそれぞれ搬送する搬送装置と、前記第1フィルム及び第2フィルムの少なくとも一方に、活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工するグラビアロールと、活性エネルギー線硬化型接着剤を介して貼り合わされた前記第1フィルムと第2フィルムの前記活性エネルギー線硬化型接着剤を硬化させる硬化装置と、を有する。本発明においては、7%~55%の開口率を有するセルが複数形成されているグラビアロールを用いることを特徴とする。
本発明の積層偏光フィルムの製造装置は、偏光子を含む第1フィルムと第2フィルムをそれぞれ搬送する搬送装置と、前記第1フィルム及び第2フィルムの少なくとも一方に、活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工するグラビアロールと、活性エネルギー線硬化型接着剤を介して貼り合わされた前記第1フィルムと第2フィルムの前記活性エネルギー線硬化型接着剤を硬化させる硬化装置と、を有する。本発明においては、7%~55%の開口率を有するセルが複数形成されているグラビアロールを用いることを特徴とする。
本発明の積層偏光フィルムの製造装置は、偏光子を含む第1フィルムを製造した後、その第1フィルムに第2フィルムを連続的に接着する形式でもよく、或いは、偏光子を含む第1フィルムを別途準備しておき、その第1フィルムに第2フィルムを接着する形式でもよい。前者の形式は、偏光子を含む第1フィルムの製造から第2フィルムを接着して積層偏光フィルムを得るまでの一連の工程を1つの製造ライン上で行う形式であり、後者の形式は、偏光子を含む第1フィルムの製造を1つの製造ライン上で行い、その第1フィルムに第2フィルムを接着して積層偏光フィルムを得る工程を別の製造ライン上で行う形式である。
本発明の製造装置は、偏光子を含む第1フィルムの製造から少なくとも第2フィルムを接着して積層偏光フィルムを得るまでの一連の工程を1つの製造ライン上で行うロールツーロール形式であることが好ましい。
本発明の製造装置は、偏光子を含む第1フィルムの製造から少なくとも第2フィルムを接着して積層偏光フィルムを得るまでの一連の工程を1つの製造ライン上で行うロールツーロール形式であることが好ましい。
図5は、積層偏光フィルムの製造装置の好ましい構成例を示す。
図5を参照して、製造装置9は、偏光子を含む第1フィルムを作製する偏光子作製ゾーン4と、その第1フィルムに少なくとも第2フィルムを接着するフィルム積層ゾーン5と、を少なくとも有する。
前記偏光子作製ゾーン4は、未処理のフィルム原反1aが巻き付けられた第1ロール部41と、前記フィルム原反1aを搬送する搬送装置42と、処理部と、乾燥装置43と、を有する。前記処理部は、未処理のフィルム原反1aに二色性物質を処理して、フィルム原反1aを偏光子を含む第1フィルムに変化させる部分である。処理部は、上流側から順に、例えば、膨潤処理槽4Aと、染色処理槽4Bと、架橋処理槽4Cと、延伸処理槽4Dと、洗浄処理槽4Eと、を有する。
前記フィルム積層ゾーン5は、第1フィルム11及び第2フィルム12などを搬送する搬送装置51と、第2フィルム12が巻き付けられた第2ロール部52と、第3フィルム13が巻き付けられた第3ロール部53と、グラビアロール61を有する接着剤塗工部54と、ニップロール7を有する貼り合わせ部55と、接着剤を硬化させる硬化装置56と、製造された積層偏光フィルムを巻き取る巻取りロール部57と、を有する。
図5を参照して、製造装置9は、偏光子を含む第1フィルムを作製する偏光子作製ゾーン4と、その第1フィルムに少なくとも第2フィルムを接着するフィルム積層ゾーン5と、を少なくとも有する。
前記偏光子作製ゾーン4は、未処理のフィルム原反1aが巻き付けられた第1ロール部41と、前記フィルム原反1aを搬送する搬送装置42と、処理部と、乾燥装置43と、を有する。前記処理部は、未処理のフィルム原反1aに二色性物質を処理して、フィルム原反1aを偏光子を含む第1フィルムに変化させる部分である。処理部は、上流側から順に、例えば、膨潤処理槽4Aと、染色処理槽4Bと、架橋処理槽4Cと、延伸処理槽4Dと、洗浄処理槽4Eと、を有する。
前記フィルム積層ゾーン5は、第1フィルム11及び第2フィルム12などを搬送する搬送装置51と、第2フィルム12が巻き付けられた第2ロール部52と、第3フィルム13が巻き付けられた第3ロール部53と、グラビアロール61を有する接着剤塗工部54と、ニップロール7を有する貼り合わせ部55と、接着剤を硬化させる硬化装置56と、製造された積層偏光フィルムを巻き取る巻取りロール部57と、を有する。
・偏光子作製ゾーン
<未処理のフィルム原反及び搬送装置>
前記第1ロール部41には、未処理のフィルム原反1aが巻き付けられている。フィルム原反1aは、ガイドローラなどを備える搬送装置42によって、処理部へと搬送される。図5の白抜き矢印は、搬送されるフィルムの進行方向(搬送方向)を示す。
<未処理のフィルム原反及び搬送装置>
前記第1ロール部41には、未処理のフィルム原反1aが巻き付けられている。フィルム原反1aは、ガイドローラなどを備える搬送装置42によって、処理部へと搬送される。図5の白抜き矢印は、搬送されるフィルムの進行方向(搬送方向)を示す。
フィルム原反1aは、長尺帯状である。本明細書において、長尺帯状は、長手方向の長さが短手方向(長手方向と直交する方向)の長さよりも十分に大きい長方形状をいう。長尺帯状の長手方向の長さは、例えば、10m以上であり、好ましくは50m以上である。
フィルム原反1aは、特に限定されないが、二色性物質による染色性に優れていることから、好ましくは、親水性ポリマーフィルム(例えば、ポリビニルアルコール系フィルムなど)を含むフィルムが用いられ、より好ましくは、親水性ポリマーフィルムが用いられる。前記親水性ポリマーフィルムを含むフィルムとしては、親水性ポリマーフィルムと非親水性ポリマーフィルムが積層されたフィルムが挙げられる。この場合、非親水性ポリマーフィルムの表面及び/又は裏面に前記親水性ポリマーフィルムが積層されていることが好ましい。この場合、非親水性ポリマーフィルムの表面及び/又は裏面に積層される親水性ポリマーフィルムは、厚み数μm程度の薄い膜状であってもよい。
フィルム原反1aは、特に限定されないが、二色性物質による染色性に優れていることから、好ましくは、親水性ポリマーフィルム(例えば、ポリビニルアルコール系フィルムなど)を含むフィルムが用いられ、より好ましくは、親水性ポリマーフィルムが用いられる。前記親水性ポリマーフィルムを含むフィルムとしては、親水性ポリマーフィルムと非親水性ポリマーフィルムが積層されたフィルムが挙げられる。この場合、非親水性ポリマーフィルムの表面及び/又は裏面に前記親水性ポリマーフィルムが積層されていることが好ましい。この場合、非親水性ポリマーフィルムの表面及び/又は裏面に積層される親水性ポリマーフィルムは、厚み数μm程度の薄い膜状であってもよい。
前記親水性ポリマーフィルムとしては、特に限定されず、従来公知のフィルムが使用できる。具体的には、親水性ポリマーフィルムとしては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)系フィルム、部分ホルマール化PVA系フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系フィルム、これらの部分ケン化フィルムなどが挙げられる。また、これらの他にも、PVAの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物などのポリエン配向フィルム、延伸配向されたポリビニレン系フィルムなども使用できる。これらの中でも、特に二色性物質による染色性に優れることから、PVA系ポリマーフィルムが好ましい。
前記PVA系ポリマーフィルムの原料ポリマーとしては、例えば、酢酸ビニルを重合した後にケン化したポリマー、酢酸ビニルに対して少量の不飽和カルボン酸や不飽和スルホン酸等の共重合可能なモノマーを共重合したポリマー、などが挙げられる。前記PVA系ポリマーの重合度は、特に限定されないが、水に対する溶解度の点等から、500~10000が好ましく、より好ましくは、1000~6000である。また、前記PVA系ポリマーのケン化度は、75モル%以上が好ましく、より好ましくは、98モル%~100モル%である。
未処理のフィルム原反1aの厚みは、特に限定されないが、例えば、15μm~110μmである。
前記PVA系ポリマーフィルムの原料ポリマーとしては、例えば、酢酸ビニルを重合した後にケン化したポリマー、酢酸ビニルに対して少量の不飽和カルボン酸や不飽和スルホン酸等の共重合可能なモノマーを共重合したポリマー、などが挙げられる。前記PVA系ポリマーの重合度は、特に限定されないが、水に対する溶解度の点等から、500~10000が好ましく、より好ましくは、1000~6000である。また、前記PVA系ポリマーのケン化度は、75モル%以上が好ましく、より好ましくは、98モル%~100モル%である。
未処理のフィルム原反1aの厚みは、特に限定されないが、例えば、15μm~110μmである。
<膨潤処理槽>
膨潤処理槽4Aは、膨潤処理液が収容された処理槽である。膨潤処理液は、フィルム原反1aを膨潤させる。前記膨潤処理液としては、例えば、水を使用することができる。さらに、水に、グリセリンやヨウ化カリウムなどのヨウ素化合物を適量加えた水を膨潤処理液としてもよい。グリセリンを添加する場合、その濃度は5重量%以下が好ましく、ヨウ化カリウムなどのヨウ素化合物を添加する場合、その濃度は10重量%以下が好ましい。
膨潤処理槽4Aは、膨潤処理液が収容された処理槽である。膨潤処理液は、フィルム原反1aを膨潤させる。前記膨潤処理液としては、例えば、水を使用することができる。さらに、水に、グリセリンやヨウ化カリウムなどのヨウ素化合物を適量加えた水を膨潤処理液としてもよい。グリセリンを添加する場合、その濃度は5重量%以下が好ましく、ヨウ化カリウムなどのヨウ素化合物を添加する場合、その濃度は10重量%以下が好ましい。
<染色処理槽>
染色処理槽4Bは、染色処理液が収容された処理槽である。染色処理液は、フィルム原反1aを染色する。前記染色処理液としては、有効成分として二色性物質を含む溶液が挙げられる。二色性物質としては、ヨウ素、有機染料などが挙げられる。好ましくは、前記染色処理液として、ヨウ素を溶媒に溶解させた溶液を使用できる。前記溶媒としては、水が一般的に使用されるが、水と相溶性のある有機溶媒が更に添加されてもよい。染色処理液中のヨウ素の濃度としては、特に限定されないが、0.01重量%~10重量%であることが好ましく、0.02重量%~7重量%の範囲がより好ましく、0.025重量%~5重量%であることがさらに好ましい。染色効率をより一層向上させるために、必要に応じて、染色処理液にヨウ素化合物を添加してもよい。ヨウ素化合物は、分子内にヨウ素とヨウ素以外の元素を含む化合物であり、例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化鉛、ヨウ化銅、ヨウ化バリウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化錫、ヨウ化チタンなどが挙げられる。
染色処理槽4Bは、染色処理液が収容された処理槽である。染色処理液は、フィルム原反1aを染色する。前記染色処理液としては、有効成分として二色性物質を含む溶液が挙げられる。二色性物質としては、ヨウ素、有機染料などが挙げられる。好ましくは、前記染色処理液として、ヨウ素を溶媒に溶解させた溶液を使用できる。前記溶媒としては、水が一般的に使用されるが、水と相溶性のある有機溶媒が更に添加されてもよい。染色処理液中のヨウ素の濃度としては、特に限定されないが、0.01重量%~10重量%であることが好ましく、0.02重量%~7重量%の範囲がより好ましく、0.025重量%~5重量%であることがさらに好ましい。染色効率をより一層向上させるために、必要に応じて、染色処理液にヨウ素化合物を添加してもよい。ヨウ素化合物は、分子内にヨウ素とヨウ素以外の元素を含む化合物であり、例えば、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化鉛、ヨウ化銅、ヨウ化バリウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化錫、ヨウ化チタンなどが挙げられる。
<架橋処理槽>
架橋処理槽4Cは、架橋処理液が収容された処理槽である。架橋処理液は、染色されたフィルム原反1aを架橋する。前記架橋処理液としては、有効成分としてホウ素化合物を含む溶液を使用できる。例えば、架橋処理液としては、ホウ素化合物を溶媒に溶解させた溶液が使用できる。前記溶媒としては、水が一般的に使用されるが、水と相溶性のある有機溶媒が更に添加されてもよい。ホウ素化合物としては、ホウ酸、ホウ砂などが挙げられる。架橋処理液中のホウ素化合物の濃度としては、特に限定されないが、1重量%~10重量%であることが好ましく、2重量%~7重量%がより好ましく、2重量%~6重量%であることがさらに好ましい。さらに、均一な光学特性を有する偏光子が得られることから、必要に応じて、前記架橋処理液にヨウ素化合物を添加してもよい。
架橋処理槽4Cは、架橋処理液が収容された処理槽である。架橋処理液は、染色されたフィルム原反1aを架橋する。前記架橋処理液としては、有効成分としてホウ素化合物を含む溶液を使用できる。例えば、架橋処理液としては、ホウ素化合物を溶媒に溶解させた溶液が使用できる。前記溶媒としては、水が一般的に使用されるが、水と相溶性のある有機溶媒が更に添加されてもよい。ホウ素化合物としては、ホウ酸、ホウ砂などが挙げられる。架橋処理液中のホウ素化合物の濃度としては、特に限定されないが、1重量%~10重量%であることが好ましく、2重量%~7重量%がより好ましく、2重量%~6重量%であることがさらに好ましい。さらに、均一な光学特性を有する偏光子が得られることから、必要に応じて、前記架橋処理液にヨウ素化合物を添加してもよい。
<延伸処理槽>
延伸処理槽4Dは、延伸処理液が収容された処理槽である。
延伸処理液は、特に限定されないが、例えば、有効成分としてホウ素化合物を含む溶液を使用できる。延伸処理液としては、例えば、ホウ素化合物、及び必要に応じて、各種金属塩、亜鉛化合物などを溶媒に溶解させた溶液が使用できる。前記溶媒としては、水が一般的に使用されるが、水と相溶性のある有機溶媒が更に添加されてもよい。延伸処理液中のホウ素化合物の濃度としては、特に限定されないが、1重量%~10重量%であることが好ましく、2重量%~7重量%がより好ましい。フィルムに吸着させたヨウ素の溶出を抑制する観点から、必要に応じて、前記延伸処理液に、ヨウ素化合物を添加してもよい。
延伸処理槽4Dは、延伸処理液が収容された処理槽である。
延伸処理液は、特に限定されないが、例えば、有効成分としてホウ素化合物を含む溶液を使用できる。延伸処理液としては、例えば、ホウ素化合物、及び必要に応じて、各種金属塩、亜鉛化合物などを溶媒に溶解させた溶液が使用できる。前記溶媒としては、水が一般的に使用されるが、水と相溶性のある有機溶媒が更に添加されてもよい。延伸処理液中のホウ素化合物の濃度としては、特に限定されないが、1重量%~10重量%であることが好ましく、2重量%~7重量%がより好ましい。フィルムに吸着させたヨウ素の溶出を抑制する観点から、必要に応じて、前記延伸処理液に、ヨウ素化合物を添加してもよい。
<洗浄処理槽>
洗浄処理槽4Eは、洗浄処理液が収容された処理槽である。洗浄処理液は、延伸後のフィルム原反1aを洗浄する。洗浄処理液は、フィルム原反1aに付着した染色処理液や架橋処理液などの処理液を洗浄するための処理液である。前記洗浄処理液としては、代表的には、イオン交換水、蒸留水、純水などの水が用いられる。
洗浄処理槽4Eは、洗浄処理液が収容された処理槽である。洗浄処理液は、延伸後のフィルム原反1aを洗浄する。洗浄処理液は、フィルム原反1aに付着した染色処理液や架橋処理液などの処理液を洗浄するための処理液である。前記洗浄処理液としては、代表的には、イオン交換水、蒸留水、純水などの水が用いられる。
<乾燥装置>
乾燥装置43は、前記洗浄処理槽4Eの下流側に設けられている。乾燥装置43は、処理後のフィルムを乾燥するために設けられている。
なお、図示例では、処理部は、膨潤処理槽4A、染色処理槽4B、架橋処理槽4C、延伸処理槽4D及び洗浄処理槽4Eを有するが、このうちの1つ又は2つの処理槽を省略してもよい。他方、前記処理部は、さらに、調整処理槽(図示せず)を有していてもよい。調整処理槽は、調整処理液が収容された処理槽である。この調整処理槽は、図5に不図示であるが、前記架橋処理槽4Cと延伸処理槽4Dの間、又は、延伸処理槽4Dと洗浄処理槽4Eの間に設けられる。前記調整処理液は、フィルムの色相調整などのための溶液であり、有効成分としてヨウ素化合物を含む溶液を使用できる。
洗浄後のフィルム原反1aを乾燥装置43にて乾燥して得られるフィルムが、偏光子を含む第1フィルム11である。
乾燥装置43は、前記洗浄処理槽4Eの下流側に設けられている。乾燥装置43は、処理後のフィルムを乾燥するために設けられている。
なお、図示例では、処理部は、膨潤処理槽4A、染色処理槽4B、架橋処理槽4C、延伸処理槽4D及び洗浄処理槽4Eを有するが、このうちの1つ又は2つの処理槽を省略してもよい。他方、前記処理部は、さらに、調整処理槽(図示せず)を有していてもよい。調整処理槽は、調整処理液が収容された処理槽である。この調整処理槽は、図5に不図示であるが、前記架橋処理槽4Cと延伸処理槽4Dの間、又は、延伸処理槽4Dと洗浄処理槽4Eの間に設けられる。前記調整処理液は、フィルムの色相調整などのための溶液であり、有効成分としてヨウ素化合物を含む溶液を使用できる。
洗浄後のフィルム原反1aを乾燥装置43にて乾燥して得られるフィルムが、偏光子を含む第1フィルム11である。
・フィルム積層ゾーン
<搬送装置>
フィルム積層ゾーン5における搬送装置51は、ガイドローラなどを備える。搬送装置51は、前記長尺帯状の偏光子を含む第1フィルム11を、貼り合わせ部55などの下流側に搬送する。また、搬送装置51は、前記第1フィルム11に積層する長尺帯状の第2フィルム12などを貼り合わせ部55などの下流側へと搬送する。
図示例の製造装置9は、第1フィルム11の両面に第2フィルム12及び第3フィルム13をそれぞれ積層できるものである。この装置によれば、図1に示すような、第2フィルム12/接着剤層31/偏光子を含む第1フィルム11/接着剤層32/第3フィルム13、の層構成を有する積層偏光フィルムが得られる。
<搬送装置>
フィルム積層ゾーン5における搬送装置51は、ガイドローラなどを備える。搬送装置51は、前記長尺帯状の偏光子を含む第1フィルム11を、貼り合わせ部55などの下流側に搬送する。また、搬送装置51は、前記第1フィルム11に積層する長尺帯状の第2フィルム12などを貼り合わせ部55などの下流側へと搬送する。
図示例の製造装置9は、第1フィルム11の両面に第2フィルム12及び第3フィルム13をそれぞれ積層できるものである。この装置によれば、図1に示すような、第2フィルム12/接着剤層31/偏光子を含む第1フィルム11/接着剤層32/第3フィルム13、の層構成を有する積層偏光フィルムが得られる。
このような製造装置9は、長尺帯状の第2フィルム12が巻き付けられた第2ロール部52と、長尺帯状の第3フィルム13が巻き付けられた第3ロール部53と、を有する。第2ロール部52の第2フィルム12及び第3ロール部53の第3フィルム13は、それぞれ独立して、搬送装置51によって各ロール部52,53から貼り合わせ部55などの下流側へと搬送される。
<接着剤塗工部>
接着剤塗工部54は、グラビアロール61によってフィルムに接着剤を塗布する。接着剤塗工部54は、貼り合わせ部55の上流側に配置されている。
図示例の製造装置9においては、接着剤塗工部54は、偏光子を含む第1フィルム11の片面側、その第1フィルム11のもう一方の片面側、第2フィルム12の片面側及び第3フィルム13の片面側に、それぞれ配置されている。
接着剤塗工部54にて第1フィルム11の片面に接着剤を塗工し且つ第2フィルム12の片面に接着剤を塗工し、両接着剤層が対面するようにして前記第1フィルム11と第2フィルム12を貼り合わせることにより、第1フィルム11と第2フィルム12の層間に気泡が生じることを効果的に防止できる。
同様に、接着剤塗工部54にて第1フィルム11の片面に接着剤を塗工し且つ第3フィルム13の片面に接着剤を塗工し、両接着剤層が対面するようにして前記第1フィルム11と第3フィルム13を貼り合わせることにより、第1フィルム11と第3フィルム13の層間に気泡が生じることを効果的に防止できる。
接着剤塗工部54は、グラビアロール61によってフィルムに接着剤を塗布する。接着剤塗工部54は、貼り合わせ部55の上流側に配置されている。
図示例の製造装置9においては、接着剤塗工部54は、偏光子を含む第1フィルム11の片面側、その第1フィルム11のもう一方の片面側、第2フィルム12の片面側及び第3フィルム13の片面側に、それぞれ配置されている。
接着剤塗工部54にて第1フィルム11の片面に接着剤を塗工し且つ第2フィルム12の片面に接着剤を塗工し、両接着剤層が対面するようにして前記第1フィルム11と第2フィルム12を貼り合わせることにより、第1フィルム11と第2フィルム12の層間に気泡が生じることを効果的に防止できる。
同様に、接着剤塗工部54にて第1フィルム11の片面に接着剤を塗工し且つ第3フィルム13の片面に接着剤を塗工し、両接着剤層が対面するようにして前記第1フィルム11と第3フィルム13を貼り合わせることにより、第1フィルム11と第3フィルム13の層間に気泡が生じることを効果的に防止できる。
ただし、第1フィルム11と第2フィルム12のうち少なくともいずれか一方の片面に接着剤を塗布すれば第1フィルム11と第2フィルム12を接着できるので、第1フィルム11の片面側に配置された接着剤塗工部54及び第2フィルム12の片面側に配置された接着剤塗工部54のうち、いずれか一方は省略してもよい。同様に、第1フィルム11と第3フィルム13のうち少なくともいずれか一方の片面に接着剤を塗布すれば第1フィルム11と第3フィルム13を接着できるので、第1フィルム11の片面側に配置された接着剤塗工部54及び第3フィルム13の片面側に配置された接着剤塗工部54のうち、いずれか一方は省略してもよい。
接着剤塗工部54は、グラビアロール61と、グラビアロール61に対向配置されたバックアップロール62と、接着剤が貯留された容器63と、ドクターブレード64と、を有する。なお、第1フィルム11の片面側及びもう一方の片面側に配置された接着剤塗工部54,54については、バックアップロールが省略され、各グラビアロール61,61が第1フィルム11を挟んで対向配置されている。
グラビアロール61は、表面に複数のセル(接着剤が入る凹部)が形成されている。グラビアロール61は、その表面が容器63内に貯留された接着剤に接触するように軸周りに回転する(グラビアロール61の回転方向を矢印で示す)。回転に伴い、グラビアロール61のセルを含む表面に接着剤が付着し、余分な接着剤は、ドクターブレード64によって容器63内にかき落とされる。セル内に接着剤が入ったグラビアロール61が第1フィルム11などに接触することにより、前記セル内の接着剤が第1フィルム11などの片面に転写される。このようにして、グラビアロール61から第1フィルム11などの各フィルムの片面に、それぞれ接着剤がベタ状に塗工される。
グラビアロール61は、表面に複数のセル(接着剤が入る凹部)が形成されている。グラビアロール61は、その表面が容器63内に貯留された接着剤に接触するように軸周りに回転する(グラビアロール61の回転方向を矢印で示す)。回転に伴い、グラビアロール61のセルを含む表面に接着剤が付着し、余分な接着剤は、ドクターブレード64によって容器63内にかき落とされる。セル内に接着剤が入ったグラビアロール61が第1フィルム11などに接触することにより、前記セル内の接着剤が第1フィルム11などの片面に転写される。このようにして、グラビアロール61から第1フィルム11などの各フィルムの片面に、それぞれ接着剤がベタ状に塗工される。
図6は、グラビアロール61を示し、そのグラビアロール61の表面(周面)には、複数のセル(凹部)が形成されている(セルは図6で不図示)。
図6を参照して、グラビアロール61は、支持軸611と、支持軸611に固着された中間筒部612と、中間筒部612の外周面に設けられ且つセルが形成される外周表面部613と、を有する。
図7(a)は、グラビアロール61の表面に形成されたセル614の1つを拡大した平面図であり、同図(b)は、そのセル614を含むグラビアロール61の表面部分の断面図である。
本発明のグラビアロール61のセル614は、その開口率が7%~55%とされ、好ましくは、10%~50%、より好ましくは、15%~40%とされる。セル614の開口率(%)は、式:(セル614の深さ/セル614の開口幅)×100で求められる。
前記セル614の深さ614Hは、同図(b)に示すように、セル614の最深部から表面(凸部の表面)までの長さをいう。
前記セル614の開口幅614Wは、同図(a)に示すように、グラビアロールの軸芯方向Lと平行な方向におけるセルの最大横幅をいう。
図6を参照して、グラビアロール61は、支持軸611と、支持軸611に固着された中間筒部612と、中間筒部612の外周面に設けられ且つセルが形成される外周表面部613と、を有する。
図7(a)は、グラビアロール61の表面に形成されたセル614の1つを拡大した平面図であり、同図(b)は、そのセル614を含むグラビアロール61の表面部分の断面図である。
本発明のグラビアロール61のセル614は、その開口率が7%~55%とされ、好ましくは、10%~50%、より好ましくは、15%~40%とされる。セル614の開口率(%)は、式:(セル614の深さ/セル614の開口幅)×100で求められる。
前記セル614の深さ614Hは、同図(b)に示すように、セル614の最深部から表面(凸部の表面)までの長さをいう。
前記セル614の開口幅614Wは、同図(a)に示すように、グラビアロールの軸芯方向Lと平行な方向におけるセルの最大横幅をいう。
図7のセル614は、平面視略正六角形状(略ハニカム状)であるが、セルの平面視形状は、これに限られず、平面視略ひし形(正方形を含む)などであってもよい。
図8乃至図10は、本発明のグラビアロール61の表面に形成された複数のセル614の形成パターンを示す拡大平面図である。
図8を参照して、グラビアロール61の表面には、平面視略正六角形状(略ハニカム状)のセル614が複数形成されている。隣接するセル614の境界部分には、凸部615が形成されている。各セル614は、凸部615を境界にして、一定の角度で均等に配置されている。なお、前記凸部615は、凹んでいるセル614に対して相対的に突出した部分という意味である。凸部615は、土手部とも呼ばれる。
図8は、平面視略正六角形状のセル614が、角度60度で均等に配置された例であり、図9は、平面視略正六角形状のセル614が、角度30度で均等に配置された例である。図10は、平面視略ひし形状のセル614が、角度45度で均等に配置された例である。前記角度は、隣接する2つのセル614の中心点を結んだ線とグラビアロール61の軸芯方向Lとの成す角度(最小となる角度)をいう。
なお、本発明のグラビアロール61のセル614は、開口率が7%~55%とされていることを条件として、セル614の平面視形状及び角度は、これらの例に限定されず、適宜設計変更可能である。
図8乃至図10は、本発明のグラビアロール61の表面に形成された複数のセル614の形成パターンを示す拡大平面図である。
図8を参照して、グラビアロール61の表面には、平面視略正六角形状(略ハニカム状)のセル614が複数形成されている。隣接するセル614の境界部分には、凸部615が形成されている。各セル614は、凸部615を境界にして、一定の角度で均等に配置されている。なお、前記凸部615は、凹んでいるセル614に対して相対的に突出した部分という意味である。凸部615は、土手部とも呼ばれる。
図8は、平面視略正六角形状のセル614が、角度60度で均等に配置された例であり、図9は、平面視略正六角形状のセル614が、角度30度で均等に配置された例である。図10は、平面視略ひし形状のセル614が、角度45度で均等に配置された例である。前記角度は、隣接する2つのセル614の中心点を結んだ線とグラビアロール61の軸芯方向Lとの成す角度(最小となる角度)をいう。
なお、本発明のグラビアロール61のセル614は、開口率が7%~55%とされていることを条件として、セル614の平面視形状及び角度は、これらの例に限定されず、適宜設計変更可能である。
開口率が7%~55%となることを条件として、セル614の開口幅及び深さは、特に限定されない。セル614の開口幅は、例えば、10μm~100μm程度を例示できる。セル614の深さは、前記セル614の開口幅と開口率の関係から適宜求めることができる。
セル614の線数(グラビア線数)は、特に限定されず、例えば、250線/インチ~2500線/インチであり、好ましくは、300線/インチ~1500線/インチであり、より好ましくは、500線/インチ~1400線/インチである。
本発明においては、比較的大きな線数で形成されたセル614を有するグラビアロール61を用いることにより、接着剤を均等な厚みに塗工できる。
また、セル614の容積は、特に限定されず、前記セル614の平面視形状、深さ及び開口幅などから設定できる。例えば、セル614の容積は、グラビアロール61の表面1平方メートル当たり0.5cm3~10cm3であり、好ましくは1平方メートル当たり1cm3~5cm3である。
本発明においては、比較的大きな線数で形成されたセル614を有するグラビアロール61を用いることにより、接着剤を均等な厚みに塗工できる。
また、セル614の容積は、特に限定されず、前記セル614の平面視形状、深さ及び開口幅などから設定できる。例えば、セル614の容積は、グラビアロール61の表面1平方メートル当たり0.5cm3~10cm3であり、好ましくは1平方メートル当たり1cm3~5cm3である。
前記グラビアロール61の表面にセル614を形成する方法は、特に限定されず、従来公知の機械彫刻法、エッジング法などを採用できる。
なお、セル614は、通常、図8乃至図10に示すような、正確な正六角形や正方形などにならず、各形状の角部分などが丸く形成される場合が多いことに留意されたい。
なお、セル614は、通常、図8乃至図10に示すような、正確な正六角形や正方形などにならず、各形状の角部分などが丸く形成される場合が多いことに留意されたい。
<接着剤>
前記グラビアロール61にて塗工する接着剤としては、活性エネルギー線硬化型接着剤が用いられる。つまり、接着剤塗工部54の容器63内には、未硬化の活性エネルギー線硬化型接着剤が入れられている。
活性エネルギー線硬化型接着剤としては、従来公知のものを使用できる。活性エネルギー線硬化型接着剤は、一般に、活性エネルギー線硬化性成分及び重合開始剤を含み、必要に応じて、各種の添加剤を含む。
前記活性エネルギー線硬化性成分は、電子線硬化性、紫外線硬化性、可視光線硬化性に大別できる。また、活性エネルギー線硬化性成分は、硬化のメカニズムの観点では、ラジカル重合性化合物とカチオン重合性化合物に大別できる。
前記グラビアロール61にて塗工する接着剤としては、活性エネルギー線硬化型接着剤が用いられる。つまり、接着剤塗工部54の容器63内には、未硬化の活性エネルギー線硬化型接着剤が入れられている。
活性エネルギー線硬化型接着剤としては、従来公知のものを使用できる。活性エネルギー線硬化型接着剤は、一般に、活性エネルギー線硬化性成分及び重合開始剤を含み、必要に応じて、各種の添加剤を含む。
前記活性エネルギー線硬化性成分は、電子線硬化性、紫外線硬化性、可視光線硬化性に大別できる。また、活性エネルギー線硬化性成分は、硬化のメカニズムの観点では、ラジカル重合性化合物とカチオン重合性化合物に大別できる。
ラジカル重合性化合物としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基などの炭素-炭素二重結合のラジカル重合性の官能基を有する化合物が挙げられる。また、単官能ラジカル重合性化合物又は二官能以上の多官能ラジカル重合性化合物のいずれも用いることができる。また、これらラジカル重合性化合物は、1種単独で又は2種以上を併用してもよい。前記ラジカル重合性化合物としては、(メタ)アクリロイル基を有する化合物が好ましく、例えば、(メタ)アクリルアミド基を有する(メタ)アクリルアミド誘導体、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
活性エネルギー線硬化型接着剤としてラジカル重合性化合物を用いる場合の重合開始剤は、活性エネルギー線に応じて適宜に選択される。紫外線又は可視光線により接着剤を硬化させる場合には、紫外線開裂又は可視光線開裂の重合開始剤が用いられる。このような重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン系化合物、芳香族ケトン化合物、アセトフェノン系化合物、芳香族ケタール系化合物、芳香族スルホニルクロリド系化合物、チオキサントン系化合物などが挙げられる。
活性エネルギー線硬化型接着剤としてラジカル重合性化合物を用いる場合の重合開始剤は、活性エネルギー線に応じて適宜に選択される。紫外線又は可視光線により接着剤を硬化させる場合には、紫外線開裂又は可視光線開裂の重合開始剤が用いられる。このような重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン系化合物、芳香族ケトン化合物、アセトフェノン系化合物、芳香族ケタール系化合物、芳香族スルホニルクロリド系化合物、チオキサントン系化合物などが挙げられる。
カチオン重合性化合物としては、分子内にカチオン重合性官能基を1つ有する単官能カチオン重合性化合物、分子内にカチオン重合性官能基を2つ以上有する多官能カチオン重合性化合物などが挙げられる。前記カチオン重合性官能基としては、エポキシ基、オキセタニル基、ビニルエーテル基などが挙げられる。エポキシ基を有するカチオン重合性化合物としては、脂肪族エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、芳香族エポキシ化合物などが挙げられる。オキセタニル基を有するカチオン重合性化合物としては、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、1,4-ビス[(3-エチル-3-オキセタニル)メトキシメチル]ベンゼン、3-エチル-3-(フェノキシメチル)オキセタンなどが挙げられる。ビニルエーテル基を有するカチオン重合性化合物としては、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテルなどが挙げられる。
活性エネルギー線硬化型接着剤としてカチオン重合性化合物を用いる場合、カチオン重合開始剤が配合される。このカチオン重合開始剤は、可視光線、紫外線、電子線などの活性エネルギー線の照射によって、カチオン種又はルイス酸を発生し、カチオン重合性化合物のエポキシ基などと重合反応を開始する。カチオン重合開始剤としては、光酸発生剤と光塩基発生剤を使用することができる。
活性エネルギー線硬化型接着剤としてカチオン重合性化合物を用いる場合、カチオン重合開始剤が配合される。このカチオン重合開始剤は、可視光線、紫外線、電子線などの活性エネルギー線の照射によって、カチオン種又はルイス酸を発生し、カチオン重合性化合物のエポキシ基などと重合反応を開始する。カチオン重合開始剤としては、光酸発生剤と光塩基発生剤を使用することができる。
本発明においては、380nm~450nmの可視光線を含む光で硬化する活性エネルギー線硬化型接着剤を用いることもできる。この場合、ラジカル重合性化合物と重合開始剤を含む活性エネルギー線硬化型接着剤を用いることが好ましい。
このような活性エネルギー線硬化型接着剤は、例えば、特許文献2(特開2018-092186)に開示されており、本発明の活性エネルギー線硬化型接着剤として、前記特許文献2に記載の活性エネルギー線硬化型接着剤を用いることができる。本明細書においては、紙面の都合上、前記特許文献2の記載を転記することを省略するが、前記特許文献2の接着剤に関する記載を本明細書にそのまま取り込めるものとする。
このような活性エネルギー線硬化型接着剤は、例えば、特許文献2(特開2018-092186)に開示されており、本発明の活性エネルギー線硬化型接着剤として、前記特許文献2に記載の活性エネルギー線硬化型接着剤を用いることができる。本明細書においては、紙面の都合上、前記特許文献2の記載を転記することを省略するが、前記特許文献2の接着剤に関する記載を本明細書にそのまま取り込めるものとする。
<貼り合わせ部>
貼り合わせ部55には、一対のニップロール7,7が具備されている。
接着剤層を介して貼り合わされた第1フィルム11と第2フィルム12などからなる積層体は、ニップロール7,7に挿通され、押圧される。
貼り合わせ部55には、一対のニップロール7,7が具備されている。
接着剤層を介して貼り合わされた第1フィルム11と第2フィルム12などからなる積層体は、ニップロール7,7に挿通され、押圧される。
<硬化装置>
硬化装置56は、前記積層体に対して活性エネルギー線の照射する装置である。活性エネルギー線は、活性エネルギー線硬化型接着剤の硬化性に応じて適宜選択される。例えば、特許文献2に記載のように、380nm~450nmの可視光線を照射できる硬化装置を使用できる。
また、活性エネルギー線を照射する硬化装置56は、図5に示すように、積層体の両面側にそれぞれ配置され、積層体の両面側からそれぞれ活性エネルギー線を照射できるようにすることが好ましい。
前記両面側に配置された2つの硬化装置56は、積層体を挟んで向かい合って配置されていてもよく、或いは、図5に示すように、一方の硬化装置56が上流側に配置され且つもう一方の硬化装置56がそれよりも下流側に配置されていてもよい。図示例では、第2フィルム側の硬化装置56が、第3フィルム側の硬化装置56よりも上流側に配置されている。このように配置することにより、第2フィルム12を第1フィルム11に接着させる接着剤を硬化させた後、第3フィルム13を第1フィルム11に接着させる接着剤を硬化させることができる。
硬化装置56は、前記積層体に対して活性エネルギー線の照射する装置である。活性エネルギー線は、活性エネルギー線硬化型接着剤の硬化性に応じて適宜選択される。例えば、特許文献2に記載のように、380nm~450nmの可視光線を照射できる硬化装置を使用できる。
また、活性エネルギー線を照射する硬化装置56は、図5に示すように、積層体の両面側にそれぞれ配置され、積層体の両面側からそれぞれ活性エネルギー線を照射できるようにすることが好ましい。
前記両面側に配置された2つの硬化装置56は、積層体を挟んで向かい合って配置されていてもよく、或いは、図5に示すように、一方の硬化装置56が上流側に配置され且つもう一方の硬化装置56がそれよりも下流側に配置されていてもよい。図示例では、第2フィルム側の硬化装置56が、第3フィルム側の硬化装置56よりも上流側に配置されている。このように配置することにより、第2フィルム12を第1フィルム11に接着させる接着剤を硬化させた後、第3フィルム13を第1フィルム11に接着させる接着剤を硬化させることができる。
[積層偏光フィルムの製造方法]
<偏光子を含む第1フィルムの製造工程>
図5を参照して、未処理のフィルム原反1aを第1ロール部41から引き出し、搬送装置42にて前記フィルム原反1aを膨潤処理槽4Aに搬送する。膨潤処理槽4A内のガイドローラ42でフィルム原反1aを搬送しながら、前記フィルム原反1aを膨潤処理液に浸漬することによって、フィルム原反1aが膨潤する。前記膨潤処理液の温度は、特に限定されないが、例えば、20℃~45℃である。フィルム原反1aを膨潤処理液に浸漬する時間は、特に限定されないが、例えば、5秒~300秒である。次に、膨潤後のフィルム原反1aを染色処理槽4B内の染色処理液に浸漬することによって、フィルム原反1aが二色性物質によって染色される。前記染色処理液の温度は、特に限定されないが、例えば、20℃~50℃である。フィルム原反1aを染色処理液に浸漬する時間は、特に限定されないが、例えば、5秒~300秒である。染色後のフィルム原反1aを架橋処理槽4C内の架橋処理液に浸漬することによって、フィルム原反1aの二色性物質が架橋される。前記架橋処理液の温度は、特に限定されないが、例えば、25℃以上であり、好ましくは40℃~70℃である。フィルム原反1aを架橋処理液に浸漬する時間は、特に限定されないが、例えば、5秒~800秒である。
<偏光子を含む第1フィルムの製造工程>
図5を参照して、未処理のフィルム原反1aを第1ロール部41から引き出し、搬送装置42にて前記フィルム原反1aを膨潤処理槽4Aに搬送する。膨潤処理槽4A内のガイドローラ42でフィルム原反1aを搬送しながら、前記フィルム原反1aを膨潤処理液に浸漬することによって、フィルム原反1aが膨潤する。前記膨潤処理液の温度は、特に限定されないが、例えば、20℃~45℃である。フィルム原反1aを膨潤処理液に浸漬する時間は、特に限定されないが、例えば、5秒~300秒である。次に、膨潤後のフィルム原反1aを染色処理槽4B内の染色処理液に浸漬することによって、フィルム原反1aが二色性物質によって染色される。前記染色処理液の温度は、特に限定されないが、例えば、20℃~50℃である。フィルム原反1aを染色処理液に浸漬する時間は、特に限定されないが、例えば、5秒~300秒である。染色後のフィルム原反1aを架橋処理槽4C内の架橋処理液に浸漬することによって、フィルム原反1aの二色性物質が架橋される。前記架橋処理液の温度は、特に限定されないが、例えば、25℃以上であり、好ましくは40℃~70℃である。フィルム原反1aを架橋処理液に浸漬する時間は、特に限定されないが、例えば、5秒~800秒である。
前記架橋後のフィルム原反1aを、延伸処理槽4Dの延伸処理液中においてガイドローラで搬送しながら延伸する。延伸処理液の温度は、特に限定されないが、例えば、40℃~90℃である。延伸倍率は目的に応じて適宜に設定できるが、総延伸倍率は、例えば、2倍~7倍であり、好ましくは4.5倍~6.8倍である。前記総延伸倍率は、フィルム原反1aの最終的な延伸倍率を意味する。前記延伸後のフィルム原反1aを、洗浄処理槽4E内の洗浄処理液に浸漬することによって、フィルム原反1aが洗浄される。前記洗浄処理液の温度は、例えば、5℃~50℃である。洗浄時間は、例えば、1秒~300秒である。
前記洗浄後のフィルム原反1aを、乾燥装置43にて乾燥することによって、偏光子を含む第1フィルム11が得られる。得られた第1フィルム11は、引き続きフィルム積層ゾーン5に搬送される。
前記洗浄後のフィルム原反1aを、乾燥装置43にて乾燥することによって、偏光子を含む第1フィルム11が得られる。得られた第1フィルム11は、引き続きフィルム積層ゾーン5に搬送される。
<接着剤の塗工工程>
前記偏光子を含む長尺帯状の第1フィルム11は、搬送装置51によって貼り合わせ部55に搬送される。前記搬送過程で、第1フィルム11の両面に、グラビアロール61によって活性エネルギー線硬化型接着剤が塗工される。グラビアロール61にて活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工することにより、第1フィルム11の両面に、それぞれ活性エネルギー線硬化型接着剤からなる接着剤層が形成される。
他方、第2ロール部52から長尺帯状の第2フィルム12が引き出され、搬送装置51によって貼り合わせ部55に搬送される。同様に、第3ロール部53から長尺帯状の第3フィルム13が引き出され、搬送装置51によって貼り合わせ部55に搬送される。それぞれの搬送過程で、第2フィルム12の片面及び第3フィルム13の片面に、それぞれグラビアロール61によって活性エネルギー線硬化型接着剤が塗工される。グラビアロール61にて活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工することにより、第2フィルム12の片面及び第3フィルム13の片面に、それぞれ活性エネルギー線硬化型接着剤からなる接着剤層が形成される。
前記偏光子を含む長尺帯状の第1フィルム11は、搬送装置51によって貼り合わせ部55に搬送される。前記搬送過程で、第1フィルム11の両面に、グラビアロール61によって活性エネルギー線硬化型接着剤が塗工される。グラビアロール61にて活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工することにより、第1フィルム11の両面に、それぞれ活性エネルギー線硬化型接着剤からなる接着剤層が形成される。
他方、第2ロール部52から長尺帯状の第2フィルム12が引き出され、搬送装置51によって貼り合わせ部55に搬送される。同様に、第3ロール部53から長尺帯状の第3フィルム13が引き出され、搬送装置51によって貼り合わせ部55に搬送される。それぞれの搬送過程で、第2フィルム12の片面及び第3フィルム13の片面に、それぞれグラビアロール61によって活性エネルギー線硬化型接着剤が塗工される。グラビアロール61にて活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工することにより、第2フィルム12の片面及び第3フィルム13の片面に、それぞれ活性エネルギー線硬化型接着剤からなる接着剤層が形成される。
前記接着剤層の塗工厚みは、特に限定されないが、余りに小さいと、フィルムの接着強度が低下し、余りに大きいと、積層偏光フィルムの厚みが相対的に大きくなりすぎる。かかる観点から、前記第1フィルム11、第2フィルム12及び第3フィルム13に形成する接着剤層の塗工厚みは、それぞれ独立して、0.1μm~5μmであることが好ましい。
また、塗工時の活性エネルギー線硬化型接着剤の粘度は、特に限定されないが、余りに小さい又は大きいと、接着剤の塗工斑を生じるおそれがある。かかる観点から、活性エネルギー線硬化型接着剤は、25℃での粘度が10mPa・s~50mPa・sに調整されていることが好ましく、25℃での粘度が15mPa・s~45mPa・sに調整されていることがより好ましい。本発明の活性エネルギー線硬化型接着剤は、無溶剤タイプであり、このような無溶剤タイプの活性エネルギー線硬化型接着剤については、増粘剤などの粘性調整剤を調整することによって、前記好ましい範囲の粘度に調整できる。
なお、前記粘度は、下記実施例に記載の方法によって測定される値をいう。
なお、前記粘度は、下記実施例に記載の方法によって測定される値をいう。
さらに、塗工時の活性エネルギー線硬化型接着剤は、表面張力が50mN/m以下であることが好ましく、さらに、5mN/m~45mN/m以下であることがより好ましい。このような表面張力を有する活性エネルギー線硬化型接着剤を用いることにより、接着剤がグラビアロール61のセル614から第1フィルム11などに良好に移行するようになる(接着剤が良好に転写されるようになる)。
なお、前記表面張力は、下記実施例に記載の方法によって測定される値をいう。
なお、前記表面張力は、下記実施例に記載の方法によって測定される値をいう。
さらに、塗工時の第1フィルム11、第2フィルム12及び第3フィルム13の各搬送速度(ライン速度)は、特に限定されないが、余りに速いと、気泡を生じるおそれがあり、余りに遅いと、積層偏光フィルムの生産効率が低下する。かかる観点から、塗工時の第1フィルム11、第2フィルム12及び第3フィルム13の各搬送速度は、15m/分~40m/分が好ましく、さらに、20m/分~35m/分がより好ましい。
<積層偏光フィルムの作製工程>
前記接着剤層(未硬化の活性エネルギー線硬化型接着剤)が形成された第1フィルム11、第2フィルム12及び第3フィルム13は、それぞれ独立して、貼り合わせ部55に搬送される。第1フィルム11に形成された接着剤層と第2フィルム12に形成された接着剤層を対面させ、且つ、第1フィルム11に形成された接着剤層と第3フィルム13に形成された接着剤層を対面させながら、これらのフィルムは、ニップロール7,7間に挿通される。ニップロール7を通過することにより、第1フィルム11、第2フィルム12及び第3フィルム13が貼り合わされ、第2フィルム/未硬化の接着剤層/第1フィルム/未硬化の接着剤層/第3フィルムからなる積層体が得られる。
この積層体に対して硬化装置56によって活性エネルギー線を照射することにより、活性エネルギー線硬化型接着剤が硬化し、第2フィルム/硬化後の接着剤層/第1フィルム/硬化後の接着剤層/第3フィルムからなる積層偏光フィルム1が得られる。なお、前記活性エネルギー線硬化型接着剤からなる接着剤層は、硬化前(塗工時)の厚みと硬化後の厚みは実質的に同じとなる。
得られた積層偏光フィルムは、巻取りロール部57に巻き取られる。
前記接着剤層(未硬化の活性エネルギー線硬化型接着剤)が形成された第1フィルム11、第2フィルム12及び第3フィルム13は、それぞれ独立して、貼り合わせ部55に搬送される。第1フィルム11に形成された接着剤層と第2フィルム12に形成された接着剤層を対面させ、且つ、第1フィルム11に形成された接着剤層と第3フィルム13に形成された接着剤層を対面させながら、これらのフィルムは、ニップロール7,7間に挿通される。ニップロール7を通過することにより、第1フィルム11、第2フィルム12及び第3フィルム13が貼り合わされ、第2フィルム/未硬化の接着剤層/第1フィルム/未硬化の接着剤層/第3フィルムからなる積層体が得られる。
この積層体に対して硬化装置56によって活性エネルギー線を照射することにより、活性エネルギー線硬化型接着剤が硬化し、第2フィルム/硬化後の接着剤層/第1フィルム/硬化後の接着剤層/第3フィルムからなる積層偏光フィルム1が得られる。なお、前記活性エネルギー線硬化型接着剤からなる接着剤層は、硬化前(塗工時)の厚みと硬化後の厚みは実質的に同じとなる。
得られた積層偏光フィルムは、巻取りロール部57に巻き取られる。
<変形例>
上記製造方法では、第2フィルム/硬化後の接着剤層/第1フィルム/硬化後の接着剤層/第3フィルムからなる積層偏光フィルム(図1に示す積層偏光フィルム1)を製造する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、前記積層偏光フィルムの下流側に、グラビアロールを有する接着剤塗工部を配置し、積層偏光フィルムの片面及び/又は第4フィルムの片面に接着剤を塗布して貼り合わせ且つ接着剤層を硬化させることにより、例えば図2に示すような第2フィルム/硬化後の接着剤層/第1フィルム/硬化後の接着剤層/第3フィルム/硬化後の接着剤層/第4フィルムからなる積層偏光フィルム1を得ることもできる。また、上記製造方法における第3フィルムの第1フィルムに対する貼り合わせ省略することにより、図3及び図4に示すような第1フィルムの片面に他のフィルムが積層されていない積層偏光フィルム1を得ることができる。
上記製造方法では、第2フィルム/硬化後の接着剤層/第1フィルム/硬化後の接着剤層/第3フィルムからなる積層偏光フィルム(図1に示す積層偏光フィルム1)を製造する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、前記積層偏光フィルムの下流側に、グラビアロールを有する接着剤塗工部を配置し、積層偏光フィルムの片面及び/又は第4フィルムの片面に接着剤を塗布して貼り合わせ且つ接着剤層を硬化させることにより、例えば図2に示すような第2フィルム/硬化後の接着剤層/第1フィルム/硬化後の接着剤層/第3フィルム/硬化後の接着剤層/第4フィルムからなる積層偏光フィルム1を得ることもできる。また、上記製造方法における第3フィルムの第1フィルムに対する貼り合わせ省略することにより、図3及び図4に示すような第1フィルムの片面に他のフィルムが積層されていない積層偏光フィルム1を得ることができる。
さらに、上記製造方法では、第1フィルムの両面に活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工し、第2フィルム及び第3フィルムの各片面にも活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工して、接着剤層が向かい合うようにして貼り合わせているが、これに限定されない。例えば、第1フィルムの片面又は第2フィルムの片面のいずれか一方のみに、活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工して接着剤層を形成し、この接着剤層を介して第1フィルムと第2フィルムを貼り合わせてもよい。同様に、第1フィルムの片面又は第3フィルムの片面のいずれか一方のみに、活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工して接着剤層を形成し、この接着剤層を介して第1フィルムと第3フィルムを貼り合わせてもよい。
[本発明の利点]
本発明では、7%~55%の開口率を有するセルが形成されたグラビアロールを用いて活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工する。かかるグラビアロールにて活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工すると、塗工斑を生じ難く、略均等な接着剤層を形成できる。さらに、本発明によれば、積層偏光フィルムを長時間製造しても、接着剤層の塗工厚みが低下し難く、均質な積層偏光フィルムを製造できる。開口率が7%未満のグラビアロールは、セルの開口幅に対して深さが小さすぎるので、活性エネルギー線硬化型接着剤がフィルムに付着しない箇所が生じる(塗工斑を生じる)。開口率が55%を越えるグラビアロールは、セルの開口幅に対して深さが大きすぎるので、セルからフィルムへと接着剤が完全に移行しない場合がある。このため、製造ラインの稼働時間が長時間に亘ると、セルの最深部に活性エネルギー線硬化型接着剤が残存し且つ硬化することによりセルの容積が小さくなり、接着剤層の塗工厚みが次第に低下するようになる。特に、可視光線で硬化する活性エネルギー線硬化型接着剤を用いた場合には、セルに残存した活性エネルギー線硬化型接着剤が通常の環境下で硬化し易いので、製造ラインの稼働時間が長時間になると、セルの容積が小さくなり易い。
本発明のように7%~55%の開口率を有するセルが形成されたグラビアロールを用いて活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工することにより、長時間に亘って均等な接着剤層を形成できる。本発明によれば、偏光子を含む第1フィルムと第2フィルムの層間に、微細な気泡が生じ難く、長時間に亘って光学的に良好な積層偏光フィルムを製造できる。
本発明では、7%~55%の開口率を有するセルが形成されたグラビアロールを用いて活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工する。かかるグラビアロールにて活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工すると、塗工斑を生じ難く、略均等な接着剤層を形成できる。さらに、本発明によれば、積層偏光フィルムを長時間製造しても、接着剤層の塗工厚みが低下し難く、均質な積層偏光フィルムを製造できる。開口率が7%未満のグラビアロールは、セルの開口幅に対して深さが小さすぎるので、活性エネルギー線硬化型接着剤がフィルムに付着しない箇所が生じる(塗工斑を生じる)。開口率が55%を越えるグラビアロールは、セルの開口幅に対して深さが大きすぎるので、セルからフィルムへと接着剤が完全に移行しない場合がある。このため、製造ラインの稼働時間が長時間に亘ると、セルの最深部に活性エネルギー線硬化型接着剤が残存し且つ硬化することによりセルの容積が小さくなり、接着剤層の塗工厚みが次第に低下するようになる。特に、可視光線で硬化する活性エネルギー線硬化型接着剤を用いた場合には、セルに残存した活性エネルギー線硬化型接着剤が通常の環境下で硬化し易いので、製造ラインの稼働時間が長時間になると、セルの容積が小さくなり易い。
本発明のように7%~55%の開口率を有するセルが形成されたグラビアロールを用いて活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工することにより、長時間に亘って均等な接着剤層を形成できる。本発明によれば、偏光子を含む第1フィルムと第2フィルムの層間に、微細な気泡が生じ難く、長時間に亘って光学的に良好な積層偏光フィルムを製造できる。
[積層偏光フィルムの用途など]
本発明の積層偏光フィルムは、代表的には、液晶表示装置や有機表示装置などのディスプレイの光学フィルムとして使用される。
また、本発明の積層偏光フィルムは、前述のディスプレイに使用される場合に限定されず、ディスプレイ以外の用途に使用することもできる。ディスプレイ以外の用途としては、光学機器、建築物、医療・食品分野などが挙げられる。積層偏光フィルムが光学機器に使用される場合には、その積層偏光フィルムは、例えば、偏光レンズ、透明電波遮断フィルムなどに加工される。積層偏光フィルムが電子デバイスに使用される場合には、その積層偏光フィルムは、例えば、調光窓用フィルムなどに加工される。積層偏光フィルムが医療・食品分野に使用される場合には、その積層偏光フィルムは、例えば、光劣化防止フィルムなどに加工される。
本発明の積層偏光フィルムは、代表的には、液晶表示装置や有機表示装置などのディスプレイの光学フィルムとして使用される。
また、本発明の積層偏光フィルムは、前述のディスプレイに使用される場合に限定されず、ディスプレイ以外の用途に使用することもできる。ディスプレイ以外の用途としては、光学機器、建築物、医療・食品分野などが挙げられる。積層偏光フィルムが光学機器に使用される場合には、その積層偏光フィルムは、例えば、偏光レンズ、透明電波遮断フィルムなどに加工される。積層偏光フィルムが電子デバイスに使用される場合には、その積層偏光フィルムは、例えば、調光窓用フィルムなどに加工される。積層偏光フィルムが医療・食品分野に使用される場合には、その積層偏光フィルムは、例えば、光劣化防止フィルムなどに加工される。
以下、実施例及び比較例を説明し、本発明を更に詳述する。但し、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
[使用材料]
<活性エネルギー線硬化型接着剤A>
28.5重量%の1,9-ノナンジオールジアクリレート、38重量%のヒドロキシエチルアクリルアミド及び28.5重量%のアクリロイルモルフォリン(活性エネルギー線硬化性成分)と、3重量%のIRGACURE 907及び2重量%のKAYACURE DETX-S(重合開始剤)と、を混合し、3時間撹拌することにより、活性エネルギー線硬化型接着剤Aを得た。
この活性エネルギー線硬化型接着剤Aの25℃における粘度は、40mPa・sであり、表面張力は、35mN/mであった。
<活性エネルギー線硬化型接着剤B>
55重量%の1,9-ノナンジオールジアクリレート、10重量%のヒドロキシエチルアクリルアミド及び30重量%のアクリロイルモルフォリン(活性エネルギー線硬化性成分)と、3重量%のIRGACURE 907及び2重量%のKAYACURE DETX-S(重合開始剤)と、を混合し、3時間撹拌することにより、活性エネルギー線硬化型接着剤Bを得た。
この活性エネルギー線硬化型接着剤Aの25℃における粘度は、20mPa・sであり、表面張力は、25mN/mであった。
<活性エネルギー線硬化型接着剤A>
28.5重量%の1,9-ノナンジオールジアクリレート、38重量%のヒドロキシエチルアクリルアミド及び28.5重量%のアクリロイルモルフォリン(活性エネルギー線硬化性成分)と、3重量%のIRGACURE 907及び2重量%のKAYACURE DETX-S(重合開始剤)と、を混合し、3時間撹拌することにより、活性エネルギー線硬化型接着剤Aを得た。
この活性エネルギー線硬化型接着剤Aの25℃における粘度は、40mPa・sであり、表面張力は、35mN/mであった。
<活性エネルギー線硬化型接着剤B>
55重量%の1,9-ノナンジオールジアクリレート、10重量%のヒドロキシエチルアクリルアミド及び30重量%のアクリロイルモルフォリン(活性エネルギー線硬化性成分)と、3重量%のIRGACURE 907及び2重量%のKAYACURE DETX-S(重合開始剤)と、を混合し、3時間撹拌することにより、活性エネルギー線硬化型接着剤Bを得た。
この活性エネルギー線硬化型接着剤Aの25℃における粘度は、20mPa・sであり、表面張力は、25mN/mであった。
<偏光子を含む第1フィルムX>
既存の偏光子製造装置を用い、平均重合度2400、ケン化度99.9モル%の厚み45μmのポリビニルアルコールフィルムを、30℃の温水中に60秒間浸漬し膨潤させた。次いで、ヨウ素/ヨウ化カリウム(重量比=0.5/8)の濃度0.3%の水溶液に浸漬し、3.5倍まで延伸させながらフィルムを染色した。その後、65℃のホウ酸エステル水溶液中で、トータルの延伸倍率が6倍となるように延伸を行った。延伸後に、40℃のオーブンにて3分間乾燥を行い、長尺帯状のポリビニルアルコール系偏光子(厚み18μm)を得た。このポリビニルアルコール系偏光子を第1フィルムXとした。
既存の偏光子製造装置を用い、平均重合度2400、ケン化度99.9モル%の厚み45μmのポリビニルアルコールフィルムを、30℃の温水中に60秒間浸漬し膨潤させた。次いで、ヨウ素/ヨウ化カリウム(重量比=0.5/8)の濃度0.3%の水溶液に浸漬し、3.5倍まで延伸させながらフィルムを染色した。その後、65℃のホウ酸エステル水溶液中で、トータルの延伸倍率が6倍となるように延伸を行った。延伸後に、40℃のオーブンにて3分間乾燥を行い、長尺帯状のポリビニルアルコール系偏光子(厚み18μm)を得た。このポリビニルアルコール系偏光子を第1フィルムXとした。
<第2フィルムY及び第3フィルムZ>
第2フィルムYとして、厚み52μmの環状ポリオレフィンフィルム(日本ゼオン(株)製)を使用した。
第3フィルムZとして、厚み60μmのトリアセチルセルロースフィルム(富士フイルム(株)製)を使用した。
第2フィルムYとして、厚み52μmの環状ポリオレフィンフィルム(日本ゼオン(株)製)を使用した。
第3フィルムZとして、厚み60μmのトリアセチルセルロースフィルム(富士フイルム(株)製)を使用した。
[粘度の測定方法]
活性エネルギー線硬化型接着剤A,Bの粘度は、25℃でE型回転式粘度計(東機産業株式会社製)を用いて測定した。
[表面張力の測定方法]
活性エネルギー線硬化型接着剤A,Bの表面張力は、25℃でDrop Master(協和界面科学(株)製)を用いてペンダントドロップ法により測定した。
活性エネルギー線硬化型接着剤A,Bの粘度は、25℃でE型回転式粘度計(東機産業株式会社製)を用いて測定した。
[表面張力の測定方法]
活性エネルギー線硬化型接着剤A,Bの表面張力は、25℃でDrop Master(協和界面科学(株)製)を用いてペンダントドロップ法により測定した。
[実施例1]
酸化クロム溶射によって形成された酸化クロム製表面部を有するグラビアロールの前記表面部に、レーザー彫刻によって、開口幅25μm、開口率50%のセルを線数1000線/インチで均等に形成した。セルの平面視形状は、図8に示すような略ハニカム状であり、角度は60度とした。
酸化クロム溶射によって形成された酸化クロム製表面部を有するグラビアロールの前記表面部に、レーザー彫刻によって、開口幅25μm、開口率50%のセルを線数1000線/インチで均等に形成した。セルの平面視形状は、図8に示すような略ハニカム状であり、角度は60度とした。
図5に示すようなフィルム積層ゾーン5を有する既存の装置のそれぞれの接着剤塗工部54に、前記作製した実施例1のグラビアロールをセットし、容器63に活性エネルギー線硬化型接着剤Aを入れた。上記第1フィルムX、第2フィルムY及び第3フィルムZを、それぞれ25m/分の速度で搬送し、第2フィルムYの片面及び第3フィルムZの片面にそれぞれコロナ放電処理を行った後、第1フィルムXの両面、第2フィルムYの前記片面及び第3フィルムZの前記片面に、実施例1のグラビアロールにてベタ状に活性エネルギー線硬化型接着剤Aを塗工して、塗工厚み約0.7μmの接着剤層をそれぞれ形成した後、ニップロール7,7に通して、第2フィルム/未硬化の接着剤層/第1フィルム/未硬化の接着剤層/第3フィルムの積層体を得、その積層体の両面から波長380nm~450nmの光を照射して接着剤層を硬化させることにより、連続的に積層偏光フィルムを作製した。なお、両面側の硬化装置は、図5に示すように位置ずれして配置されており、従って、第2フィルムと第1フィルムの間の接着剤層を硬化させた後、第3フィルムと第1フィルムの間の接着剤層を硬化させた。前記装置を約1時間連続的に稼働させて長尺帯状の積層偏光フィルムを作製した。
[実施例2]
セルの開口率を25%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
セルの開口率を25%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
[実施例3]
セルの開口率を25%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと及び活性エネルギー線硬化型接着剤Aに代えて活性エネルギー線硬化型接着剤Bを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
セルの開口率を25%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと及び活性エネルギー線硬化型接着剤Aに代えて活性エネルギー線硬化型接着剤Bを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
[実施例4]
セルの開口率を10%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
セルの開口率を10%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
[実施例5]
セルの開口率を10%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと及び各フィルムの搬送速度を30m/分としたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
セルの開口率を10%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと及び各フィルムの搬送速度を30m/分としたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
[実施例6]
セルの開口率を35%、開口幅を36μm、線数を700線/インチとしたグラビアロールを用いたこと及び接着剤層の塗工厚みを1.2μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
セルの開口率を35%、開口幅を36μm、線数を700線/インチとしたグラビアロールを用いたこと及び接着剤層の塗工厚みを1.2μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
[実施例7]
セルの開口率を25%、開口幅を21μm、線数を1200線/インチとしたグラビアロールを用いたこと及び接着剤層の塗工厚みを0.6μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
セルの開口率を25%、開口幅を21μm、線数を1200線/インチとしたグラビアロールを用いたこと及び接着剤層の塗工厚みを0.6μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
[比較例1]
セルの開口率を60%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
セルの開口率を60%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
[比較例2]
セルの開口率を5%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
セルの開口率を5%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
[比較例3]
セルの開口率を60%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと及び活性エネルギー線硬化型接着剤Aに代えて活性エネルギー線硬化型接着剤Bを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
セルの開口率を60%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと及び活性エネルギー線硬化型接着剤Aに代えて活性エネルギー線硬化型接着剤Bを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
[比較例4]
セルの開口率を5%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと及び活性エネルギー線硬化型接着剤Aに代えて活性エネルギー線硬化型接着剤Bを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
セルの開口率を5%、開口幅を25μmとしたグラビアロールを用いたこと及び活性エネルギー線硬化型接着剤Aに代えて活性エネルギー線硬化型接着剤Bを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、積層偏光フィルムを連続的に作製した。
[塗工斑の確認]
各実施例及び比較例で得られた積層偏光フィルムについて、次のようにして接着剤の塗工斑を観察した。接着剤を塗工後で且つ第1フィルムXに貼り合わせる前の第2フィルムY及び第3フィルムZをそれぞれ部分的に切り出した。その第2フィルムサンプル片及び第3フィルムサンプル片の接着剤の塗工状態を目視で観察した。その結果を表1に示す。
表1の○は、塗工斑が無かったことを表し、×は、塗工斑があったことを表す。
各実施例及び比較例で得られた積層偏光フィルムについて、次のようにして接着剤の塗工斑を観察した。接着剤を塗工後で且つ第1フィルムXに貼り合わせる前の第2フィルムY及び第3フィルムZをそれぞれ部分的に切り出した。その第2フィルムサンプル片及び第3フィルムサンプル片の接着剤の塗工状態を目視で観察した。その結果を表1に示す。
表1の○は、塗工斑が無かったことを表し、×は、塗工斑があったことを表す。
[気泡の確認]
各実施例及び比較例で得られた積層偏光フィルムについて、次のようにして気泡の有無を確認した。装置稼働後、約1時間経過後に得られた積層偏光フィルムを取り出し、その両面(片面ともう一方の片面)のそれぞれを光学顕微鏡で拡大して観察し、気泡数をカウントした。前記気泡数は、5cm×5cmの範囲でカウントし、両面の気泡数の合計を確認した。その結果を表1に示す。
表1の○は、気泡の数が零であったこと、△は、気泡の数が10個未満であったこと、×は、気泡の数が10個以上であったことを表す。
各実施例及び比較例で得られた積層偏光フィルムについて、次のようにして気泡の有無を確認した。装置稼働後、約1時間経過後に得られた積層偏光フィルムを取り出し、その両面(片面ともう一方の片面)のそれぞれを光学顕微鏡で拡大して観察し、気泡数をカウントした。前記気泡数は、5cm×5cmの範囲でカウントし、両面の気泡数の合計を確認した。その結果を表1に示す。
表1の○は、気泡の数が零であったこと、△は、気泡の数が10個未満であったこと、×は、気泡の数が10個以上であったことを表す。
[接着剤層の厚みの評価]
各実施例及び比較例において、装置稼働初期に得られた積層偏光フィルムの接着剤層の厚み(硬化後の接着剤層の厚み)と、前記初期から1時間経過後に得られた積層偏光フィルム接着剤層の厚み(硬化後の接着剤層の厚み)と、をそれぞれ計測した。その厚みは、第2フィルムと第1フィルムの間の接着剤層を対象とした。また、その厚みは、積層偏光フィルムを厚み方向で切断し、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて計測した。
計測された稼働初期の積層偏光フィルムの接着剤層の厚みと稼働1時間後の積層偏光フィルムの接着剤層の厚みから、次の式に従い、接着剤層の厚み低下率(%)を算出した。その結果を表1に示す。
式:接着剤層の厚み低下率(%)={(初期の接着剤層の厚み-1時間後の接着剤層の厚み)/初期の接着剤層の厚み}×100。
各実施例及び比較例において、装置稼働初期に得られた積層偏光フィルムの接着剤層の厚み(硬化後の接着剤層の厚み)と、前記初期から1時間経過後に得られた積層偏光フィルム接着剤層の厚み(硬化後の接着剤層の厚み)と、をそれぞれ計測した。その厚みは、第2フィルムと第1フィルムの間の接着剤層を対象とした。また、その厚みは、積層偏光フィルムを厚み方向で切断し、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて計測した。
計測された稼働初期の積層偏光フィルムの接着剤層の厚みと稼働1時間後の積層偏光フィルムの接着剤層の厚みから、次の式に従い、接着剤層の厚み低下率(%)を算出した。その結果を表1に示す。
式:接着剤層の厚み低下率(%)={(初期の接着剤層の厚み-1時間後の接着剤層の厚み)/初期の接着剤層の厚み}×100。
各実施例の結果から、10%~50%の開口率を有するセルのグラビアロールを用いると、塗工斑が無く、気泡数が少なく及び厚み低下率の小さい積層偏光フィルムを製造できることが判る。特に、開口率が10%を越えるセルを用いた場合には、実質的に気泡のない積層偏光フィルムを得ることも可能である。
他方、比較例2及び4のように、5%の開口率を有するセルのグラビアロールを用いると、塗工斑が生じ、多くの気泡が発生した。また、比較例1及び3のように、60%の開口率を有するセルのグラビアロールを用いると、装置を長時間稼働している間に接着剤層の厚みが低下した。これは、開口率が大き過ぎるセルでは、接着剤がセル内に徐々に残存し、製造が進むにつれて接着剤の塗工厚みが小さくなるためと推定される。
実施例と比較例の対比から、7%~55%の開口率を有するセルのグラビアロールを用いることにより、光学的に良好な積層偏光フィルムを製造できる。
他方、比較例2及び4のように、5%の開口率を有するセルのグラビアロールを用いると、塗工斑が生じ、多くの気泡が発生した。また、比較例1及び3のように、60%の開口率を有するセルのグラビアロールを用いると、装置を長時間稼働している間に接着剤層の厚みが低下した。これは、開口率が大き過ぎるセルでは、接着剤がセル内に徐々に残存し、製造が進むにつれて接着剤の塗工厚みが小さくなるためと推定される。
実施例と比較例の対比から、7%~55%の開口率を有するセルのグラビアロールを用いることにより、光学的に良好な積層偏光フィルムを製造できる。
1 積層偏光フィルム
11 偏光子を含む第1フィルム
12 第2フィルム
13 第3フィルム
4 偏光子作製ゾーン
5 フィルム積層ゾーン
61 グラビアロール
614 セル
9 積層偏光フィルムの製造装置
11 偏光子を含む第1フィルム
12 第2フィルム
13 第3フィルム
4 偏光子作製ゾーン
5 フィルム積層ゾーン
61 グラビアロール
614 セル
9 積層偏光フィルムの製造装置
Claims (6)
- 偏光子を含む第1フィルムと第2フィルムを搬送し、その搬送過程で前記第1フィルム及び第2フィルムの少なくとも一方に、活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工する工程、
前記第1フィルムと第2フィルムを貼り合せ且つ前記活性エネルギー線硬化型接着剤を硬化させることによって積層偏光フィルムを作製する工程、を有し、
前記活性エネルギー線硬化型接着剤を、セルの開口率が7%~55%のグラビアロールを用いて塗工する、
積層偏光フィルムの製造方法。 - 前記活性エネルギー線硬化型接着剤の塗工厚みが、0.1μm~5μmである、請求項1に記載の積層偏光フィルムの製造方法。
- 前記接着剤を塗工する工程において、前記第1フィルムと第2フィルムの搬送速度が、15m/分~40m/分である、請求項1または2に記載の積層偏光フィルムの製造方法。
- 前記接着剤を塗工する工程において、前記活性エネルギー線硬化型接着剤の25℃での粘度が10mPa・s~50mPa・sである、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の積層偏光フィルムの製造方法。
- 前記接着剤を塗工する工程において、前記活性エネルギー線硬化型接着剤の表面張力が50mN/m以下である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の積層偏光フィルムの製造方法。
- 偏光子を含む第1フィルムと第2フィルムをそれぞれ搬送する搬送装置と、
前記第1フィルム及び第2フィルムの少なくとも一方に、活性エネルギー線硬化型接着剤を塗工するグラビアロールと、
前記活性エネルギー線硬化型接着剤を介して貼り合わされた前記第1フィルムと第2フィルムの前記活性エネルギー線硬化型接着剤を硬化させる硬化装置と、を有し、
前記グラビアロールの表面に、開口率が7%~55%であるセルが複数形成されている、積層偏光フィルムの製造装置。
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