JPWO2013146533A1 - ポリビニルアルコール系重合体フィルム及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
PVA系重合体(A)を含有するPVA系重合体フィルムであって、
遷移金属及びアルミニウムからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素(B)を含有し、
上記金属元素(B)の含有量が、PVA系重合体(A)に対して0.2ppm以上50ppm以下であるPVA系重合体フィルムである。
上記界面活性剤(C)の含有量が、PVA系重合体(A)100質量部に対して0.001質量部以上1質量部以下であることが好ましい。
PVA系重合体(A)、並びに遷移金属及びアルミニウムからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素(B)を含有する製膜原液を用いて製膜する工程を有するPVA系重合体フィルムの製造方法であって、
上記製膜原液における上記金属元素(B)の含有量が、PVA系重合体(A)に対して0.2ppm以上50ppm以下である。
本発明のPVA系重合体フィルムは、PVA系重合体(A)及び金属元素(B)を含有する。また、当該PVA系重合体フィルムは、好適成分として界面活性剤(C)を含有する。さらに、当該PVA系重合体フィルムは、可塑剤(D)を含有してもよく、本発明の効果を損なわない範囲でその他の任意成分を含有していてもよい。以下、各成分について詳述する。
PVA系重合体(A)としては、ビニルエステル系モノマーを重合して得られるビニルエステル系重合体をけん化することにより製造される重合体を使用することができる。
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;
アクリル酸又はその塩;
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;
メタクリル酸又はその塩;
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;
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又はその塩、アクリルアミドプロピルジメチルアミン又はその塩、N−メチロールアクリルアミド又は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又はその塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミン又はその塩、N−メチロールメタクリルアミド又は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;
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;
アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル;
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;
酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物;
マレイン酸、マレイン酸塩、マレイン酸エステル又はマレイン酸無水物;
イタコン酸、イタコン酸塩、イタコン酸エステル又はイタコン酸無水物;
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が挙げられる。上記のビニルエステル系重合体は、これらの他のモノマーのうちの1種又は2種以上に由来する構造単位を有することができる。
Po = ([η]×103/8.29)(1/0.62)
金属元素(B)は、遷移金属及びアルミニウムからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素である。本発明のPVA系重合体フィルムは、金属元素(B)を含有することにより、スリップ性を向上させることができるため、長尺に巻き取ったフィルムロールにおけるシワの発生を効果的に抑制することができる。
酸化アルミニウム、酸化クロム(II)、酸化クロム(III)、酸化クロム(IV)、酸化クロム(VI)、酸化鉄(II)、酸化鉄(III)、酸化コバルト(II)、酸化コバルト(III)、酸化コバルト(II、III)、酸化マンガン(II)、二酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化チタン(IV)、酸化亜鉛、酸化銅(I)、酸化銅(II)、水酸化アルミニウム、水酸化クロム、水酸化鉄(II)、水酸化鉄(III)、水酸化コバルト(II)、水酸化コバルト(III)、水酸化マンガン(II)、水酸化ニッケル(II)、水酸化チタン、水酸化亜鉛、水酸化銅(II)、硫酸アルミニウム、硫酸クロム、硫酸鉄(II)、硫酸鉄(III)、硫酸コバルト、硫酸マンガン、硫酸ニッケル、硫酸チタン、硫酸亜鉛、硫酸銅等の金属化合物;
Al3Fe、Al6Fe、α−AlFeSi、β−AlFeSi等の金属間化合物;
黄銅、鋼、アルミニウム合金等の合金等が挙げられる。これらのうち、当該PVA系重合体フィルムのスリップ性を向上させる効果の観点から、単体金属及び金属化合物が好ましく、金属化合物がより好ましく、水への溶解性が低い金属化合物である酸化鉄、酸化チタン等の金属酸化物、及び水酸化鉄等の金属水酸化物がさらに好ましく、酸化鉄、酸化チタン、水酸化鉄が特に好ましい。
当該PVA系重合体フィルムは、界面活性剤(C)を含有することで、厚み斑の発生を抑制することができると共に、製膜工程におけるドラム等の金属支持体への付着を防止することができる。また、このような公知の効果に加えて、界面活性剤(C)は当該PVA系重合体フィルムのスリップ性を向上させ、長尺に巻き取ったフィルムロールにおけるシワの発生を抑制する効果を有する。そのため、当該PVA系重合体フィルムは、界面活性剤(C)を含有することで、十分なシワ防止効果を奏するのに必要な金属元素(B)の含有量を少なくすることができ、フィルムの着色、透明性の低下等、過剰な金属元素(B)による悪影響を低減することができる。
ラウリン酸カリウム等のカルボン酸型;
オクチルサルフェート等の硫酸エステル型;
ドデシルベンゼンスルホネート等のスルホン酸型等が挙げられる。
ポリオキシエチレンオレイルエーテル等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等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等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等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等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等のポリプロピレングリコールエーテル型;
ラウリン酸ジエタノールアミド、オレイン酸ジエタノールアミド等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等のアリルフェニルエーテル型等が挙げられる。
当該PVA系重合体フィルムは、可塑剤(D)を含有してもよい。PVA系重合体フィルムは他のプラスチックフィルムに比べて剛直であるため、衝撃強度、二次加工時の工程通過性等が十分でない場合があるが、当該PVA系重合体フィルムは、上記可塑剤(D)を含有することでこれらの不都合を改善することができる。
当該PVA系重合体フィルムは、本発明の効果を損なわない範囲で、PVA系重合体(A)、金属元素(B)、界面活性剤(C)及び可塑剤(D)以外のその他の任意成分をさらに含んでいてもよい。このようなその他の任意成分としては、例えば水、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、着色剤、防腐剤、防黴剤、上記した成分以外の他の高分子化合物等が挙げられる。
当該PVA系重合体フィルムは、
PVA系重合体(A)、並びに遷移金属及びアルミニウムからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素(B)を含有する製膜原液を用いて製膜する工程
を有するPVA系重合体フィルムの製造方法であって、
上記製膜原液における上記金属元素(B)の含有量が、PVA系重合体(A)に対して0.2ppm以上50ppm以下である製造方法により製造することができる。
原料のPVA系重合体(A)として実質的に金属元素(B)を含まないものを使用し、上記PVA系重合体(A)に上記特定量の金属元素(B)を含む単体金属、金属化合物等を添加する方法;
金属元素(B)を50ppm超含有するPVA系重合体(A)から、ふるい分け、磁石による吸着等により微粉状の金属元素(B)を含む単体金属、金属化合物等を分離・除去して、所定の含有量に調整した後、当該PVA系重合体(A)を用いて製膜原液を調製する方法;
金属元素(B)をPVA系重合体(A)に対して50ppm超含有する製膜原液を、浮沈法、フィルターろ過、磁石による吸着等の方法により微粉状の金属元素(B)を含む単体金属、金属化合物等を除去する方法等が挙げられる。なお、これらの方法は単独で採用してもよいし、必要に応じて複数の方法を組み合わせてもよい。
製膜された当該PVA系重合体フィルムは、通常、従来公知の方法を用いて、コアにロール状に巻き取られフィルムロールとすることができる。上記フィルムロールの具体的な製造方法としては、例えば、製膜されたPVA系重合体フィルムの幅方向の両端部をそれぞれ0.5cm〜20cmスリットし、従来公知の巻取り機を用い、1.0Kgf/cm〜10Kgf/cmのフィルム張力で、円筒状コアにフィルムを巻きつける方法が挙げられる。
本発明のPVA系重合体フィルムは、光学的な欠陥の少ない偏光フィルム、位相差フィルム、特殊集光フィルム等の光学フィルムの原料(光学用PVA系重合体フィルム)として好適に使用できるが、それ以外の用途、例えば包装材料、ランドリーバッグ等の水溶性フィルム、人工大理石等を製造する際の離型フィルム等として使用することもできる。
PVA系重合体フィルムを所定の長さ巻き取ったフィルムロールの表面を観察し、視認可能なシワが認められない場合を「A」と評価した。また、シワが認められる場合は、PVA系重合体フィルムをフィルムロールから巻き出し、50mm(フィルムの流れ方向)×25mm(フィルムの幅方向)にカットし、それを30℃の水に2分間浸漬した後、水中で約2倍に延伸した際のシワの残存状況を目視により確認し、以下の基準(B〜D)で評価を行った。
A:視認可能なシワは認められず
B:ごく僅かにシワが認められるが、実用上問題なし
C:若干のシワが認められるが、均一に延伸可能で、実用上重大な問題はなし
D:多数のシワが認められ、均一な延伸が困難
PVA系重合体フィルムを所定の長さ巻き取ったフィルムロールのロール端面の色を目視で確認し、以下の基準で評価を行った。
A:白色又は無色で、着色は認められず
B:淡黄色で、着色はほとんどなし
C:黄色〜黄褐色で、わずかに着色が認められる
D:褐色〜赤褐色で、明瞭に着色が認められる
PVA系重合体フィルムの透明性を、得られたフィルムサンプルのヘイズ(濁り度)を測定して評価した。ヘイズの測定には、スガ試験機株式会社製ヘイズメーターHZ−1を用いた。ヘイズの値が1.2以下である場合を良好、1.2を超える場合を不良と評価した。
(製膜原液中の金属元素(B)の含有量の測定方法)
製膜原液をテフロン(登録商標)シート上にサンプリングし、熱風乾燥機にて105℃で16時間乾燥させて測定用の試料を得た。この試料約5gを白金るつぼに量り取り、硝酸と硫酸を用いて乾式分解を行い、灰化した試料に塩酸を加えた後、テフロン(登録商標)製メスフラスコ(25mL)に定容し、孔径0.45μmのPTFEフィルターでろ過して試料溶液を得た。得られた試料溶液をICP−MS測定(高周波誘導結合プラズマ質量分析法:Perkin−Elmer製ELAN DRC II)に供した。なお、試料溶液中の各金属元素の含有量の算出は、各金属元素の標準液(SPEX CertiPrep,Inc.社製、XSTC−622)を用いて作成した検量線により行った。
プラズマ出力:1100W
ネブライザーガス流量:1.01L/min
補助ガス流量:1.10L/min
プラズマガス流量:18.00L/min
さらに、得られた各金属元素の各試料溶液中の含有量(質量)を、各試料溶液中のPVA系重合体(A)の質量で除し、PVA系重合体(A)当たりの各金属元素の含有量を算出した。なお、各試料溶液中のPVA系重合体(A)の質量は、試料の質量からグリセリン等の添加剤の質量を減じた値とした。また、得られた各金属元素の含有量の合計を金属元素(B)の含有量とした。
製膜原液を乾燥させた試料を用いる代わりに、製膜したPVA系重合体フィルムを測定用試料として用いたこと以外は、上記の製膜原液中の金属元素(B)の含有量の測定方法と同様の方法により、PVA系重合体フィルム中の金属元素(B)の含有量を算出した。
PVA系重合体(A)として、けん化度99.9モル%、重合度2400、金属元素(B)の含有量0.005ppm未満のPVAを用いた。このPVAのチップ100質量部を35℃の蒸留水2500質量部に24時間浸漬した後、遠心脱水を行い、揮発分濃度70質量%のPVA含水チップを得た。
上記PVA含水チップ333質量部(PVA換算で100質量部)に、グリセリンを12質量部、並びに金属元素(B)を含む金属化合物としての酸化鉄(III)の微粉末(粒径約30μm)をPVAに対して1.43ppm(鉄換算でPVAに対して1ppm)及び硫酸アルミニウム16水和物(和光純薬製試薬一級)をPVAに対して4.67ppm(アルミニウム換算でPVAに対して0.4ppm)添加し、よく混合した。この混合物を二軸押出機に投入し、連続的に溶融押出製膜を行った。具体的には、上記混合物を最高温度130℃の二軸押出機で加熱溶融し、熱交換機で100℃に冷却し、製膜原液とした。この製膜原液を100℃のTダイより吐出させ、95℃の金属ドラム上にキャストし、乾燥させて水分率21質量%の含水状態のフィルムとした。このフィルムを上記金属ドラムから剥離した後、75℃の熱風乾燥炉を通過させ、フィルム幅1.2m、平均厚み60μm、揮発分濃度(水分率)4質量%のPVA系重合体フィルムを得た。このフィルムのヘイズは0.3であった。さらに、このフィルム及び上記製膜原液中に含まれる金属元素(B)の含有量を測定した。結果を表2に示す。
表1に記載の種類及び量の金属元素(B)を含む金属化合物、界面活性剤(C)をPVA含水チップに添加したこと以外は実施例1と同様に操作して、PVA系重合体フィルムロールを得た。フィルムのヘイズ、フィルムロールの着色、外観(シワ)の評価結果を表1に、製膜原液及びフィルム中の金属元素(B)の含有量の測定結果を表2に示す。
表1に記載の種類及び量の金属元素(B)を含む金属化合物、界面活性剤(C)をPVA含水チップに添加したこと、二軸押出機とTダイの間に200メッシュのフィルター(ろ過)を設置して製膜原液から金属元素(B)を含む金属化合物の一部を除去して製膜を実施したこと以外は実施例1と同様にして、PVA系重合体フィルムロールを得た。フィルムのヘイズ、フィルムロールの着色、外観(シワ)の評価結果を表1に、製膜原液及びフィルム中の金属元素(B)の含有量の測定結果を表2に示す。
比較例1において、円筒状コアに巻き取るフィルムの長さを100mに変更したこと以外は比較例1と同様にして、PVA系重合体フィルムロールを得た。フィルムロールの表面に観察されるシワを評価したところ、C判定であった。
Claims (9)
- ポリビニルアルコール系重合体(A)を含有するポリビニルアルコール系重合体フィルムであって、
遷移金属及びアルミニウムからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素(B)を含有し、
上記金属元素(B)の含有量が、ポリビニルアルコール系重合体(A)に対して0.2ppm以上50ppm以下であるポリビニルアルコール系重合体フィルム。 - 上記金属元素(B)が、クロム、鉄、コバルト、マンガン、ニッケル、チタン、亜鉛、銅及びアルミニウムからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素である請求項1に記載のポリビニルアルコール系重合体フィルム。
- 上記金属元素(B)が、鉄を含む請求項2に記載のポリビニルアルコール系重合体フィルム。
- 上記金属元素(B)が、金属化合物として含有される請求項1、請求項2又は請求項3に記載のポリビニルアルコール系重合体フィルム。
- 上記金属化合物が、金属酸化物又は金属水酸化物である請求項4に記載のポリビニルアルコール系重合体フィルム。
- 界面活性剤(C)をさらに含有し、
上記界面活性剤(C)の含有量が、ポリビニルアルコール系重合体(A)100質量部に対して0.001質量部以上1質量部以下である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のポリビニルアルコール系重合体フィルム。 - ポリビニルアルコール系重合体(A)、並びに遷移金属及びアルミニウムからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素(B)を含有する製膜原液を用いて製膜する工程
を有するポリビニルアルコール系重合体フィルムの製造方法であって、
上記製膜原液における上記金属元素(B)の含有量が、ポリビニルアルコール系重合体(A)に対して0.2ppm以上50ppm以下である製造方法。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のポリビニルアルコール系重合体フィルムがコアに巻き取られてなるフィルムロール。
- 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のポリビニルアルコール系重合体フィルムを用いて製造される光学フィルム。
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