JPWO2015129538A1 - ポリビニルアルコールフィルムおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、本発明は、当該ポリビニルアルコールフィルムを用いて製造した偏光フィルムなどの光学フィルムを提供することを目的とする。
さらに、本発明者らは、当該ポリビニルアルコールフィルムは、ポリビニルアルコールを含む製膜原液を用いてフィルムを製造する際に、製膜原液をロールやベルトなどの支持体上に吐出装置の吐出口から膜状に吐出後、特定の時間内に、吐出した膜に特定の風速の風を吹き付けることにより円滑に製造できることを見出した。
本発明らは、これらの知見に基づいてさらに検討を重ねて本発明を完成させた。
[1] フィルムの面内における配向軸角度をフィルムの幅方向に0.8mmピッチで測定して求めた配向軸角度の分布において、隣接するピーク間の距離の最大値が6cm以下であることを特徴とするポリビニルアルコールフィルムである。
そして、本発明は、
[2] フィルムの面内における配向軸角度をフィルムの幅方向に0.8mmピッチで測定して求めた配向軸角度の分布において、隣接するピークにおける配向軸角度の差の最大値が10°以下である前記[1]のポリビニルアルコールフィルム;および、
[3] 幅が2m以上である前記[1]または[2]のポリビニルアルコールフィルム;
である。
[4] ポリビニルアルコールを含む製膜原液を吐出装置の吐出口から支持体上に膜状に吐出し、乾燥してポリビニルアルコールフィルムを製造する方法であって、吐出後10秒以内に風速0.3〜5m/秒の風を吐出した膜に吹き付ける工程を有することを特徴とするポリビニルアルコールフィルムの製造方法である。
[5] 前記[1]〜[3]のいずれかのポリビニルアルコールフィルムを用いて製造した光学フィルム;および、
[6] 偏光フィルムである前記[5]の光学フィルム;
である。
本発明の製造方法を採用することによって、前記した優れた特性を有する本発明のポリビニルアルコールフィルムを円滑に製造することができる。
本発明のポリビニルアルコールフィルム(以下、ポリビニルアルコールを「PVA」ということがある)は、フィルムの面内における配向軸角度をフィルムの幅方向に0.8mmピッチで測定して求めた配向軸角度の分布において、隣接するピーク間の距離の最大値が6cm以下である。
従来のPVAフィルムにおいては、上記距離が大きいため、それを用いて製造した偏光フィルムひいては偏光板では、色斑の幅が太く、斑として目立ちやすいという問題があった。これに対して、本発明のPVAフィルムは上記距離の最大値が6cm以下であり、従来のPVAフィルムと異なっている。このような本発明のPVAフィルムを原反として用いれば、光透過率が高い場合やより光強度の高いバックライトを用いた場合であっても、色斑の幅が細くて斑として目立ちにくい偏光フィルムなどの光学フィルムを製造することができる。
図2に示すように、PVAフィルムの長さ方向(MD)の任意の位置で、PVAフィルムの長さ方向に対して直交する幅方向の仮想直線A1−A2を定め、仮想直線A1―A2上を、当該仮想直線A1−A2の全幅(フィルムの全幅)にわたって、0.8mmのピッチで、フィルム面に対して垂直な方向(フィルムの厚み方向)に進行する光によって配向軸角度を測定する。
配向軸角度の測定に当たっての測定位置は特に制限されず、例えば、A1とA2を結ぶ仮想直線上の任意の1点(例えば中央)をA3とし、当該A3からA1に向かって0.8mmのピッチで配向軸角度を測定し、さらにA3からA2に向かって0.8mmのピッチで配向軸角度を測定する方法などを採用することができる。
ここでフィルムの幅方向とは、フィルムの長さ方向(MD)と直交するフィルムの面内における方向(TD)である。長尺のPVAフィルムを原反として用いて偏光フィルムなどの光学フィルムを製造する場合には、通常、長尺のPVAフィルムの長さ方向(機械流れ方向;MD)に一軸延伸される。そのため、通常、フィルムの長さ方向(MD)は偏光フィルムなどの光学フィルムを製造する際にPVAフィルムが一軸延伸されるべき方向と一致し、この長さ方向と直交するフィルムの面内における方向が幅方向(TD)となる。なお長尺でないPVAフィルムの場合には、偏光フィルムなどの光学フィルムを製造する際に一軸延伸されるべき方向をフィルムの長さ方向(MD)とし、これと直交するフィルムの面内における方向を幅方向(TD)とすればよい。
すなわち、各測定点について、その測定点からフィルムの幅方向(TD)の一方の側に連続する250点(250ピッチ分)および他方の側に連続する250点(250ピッチ分)の合計500点の配向軸角度の平均値を求め、対象となる測定点における配向軸角度の値からこの平均値を差し引く。各測定点について同様の計算を行うことにより、長周期のノイズが排除された配向軸角度の変動を示すデータが得られる。この長周期のノイズが排除された配向軸角度の変動を示すデータを下記の方法で解析することにより、「隣接するピーク間の距離」が得られる。なお、上記長周期のノイズの排除を行う場合には、フィルムの幅方向(TD)の一方の側に連続する250点分の配向軸角度のデータのないフィルムの幅方向(TD)の両端部(それぞれ幅約20cmの部分)は、通常、光学フィルムの製造過程においてスリットされるなどして製品化されないことが多いため、「隣接するピーク間の距離」の解析から除外することができる。
隣接するピーク間の距離の最大値の下限は特に限定されないが、隣接するピーク間の距離の最大値があまりに小さいPVAフィルムは、生産性よく製造できにくいことから、隣接するピーク間の距離の最大値は0.1cm以上であることが好ましく、0.2cm以上であることがより好ましく、0.3cm以上であることがさらに好ましい。
隣接するピークにおける配向軸角度の差は、上記の「隣接するピーク間の距離」において検出されたピークにおける配向軸角度の値から求めることができる。
なお、本明細書におけるPVAのけん化度とはPVAが有するけん化によってビニルアルコール単位に変換され得る構造単位(典型的にはビニルエステル単位)とビニルアルコール単位との合計モル数に対して当該ビニルアルコール単位のモル数が占める割合(モル%)をいう。けん化度はJIS K6726−1994の記載に準じて測定することができる。
また、ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなど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など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など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など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など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など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など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などのアリルフェニルエーテル型などが好適である。
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。
以下に本発明において好適に採用し得る当該PVAフィルムの製造方法(以下「本発明の製造方法」ということがある)について説明する。
また、製膜原液の温度は、90〜110℃とすることが好ましい。
PVAフィルムを製造するための装置には、PVAフィルムを適切な状態に調整するために、熱処理装置;調湿装置;各ロールを駆動するためのモータ;変速機などの速度調整機構などが付設されることが好ましい。
かかる点から、回転軸が互いに平行な複数の乾燥ロールを備えるドラム型製膜装置を用いてPVAフィルムを製造する場合は、第1ロールおよびそれに続くロールの表面温度を50〜150℃、特に60〜120℃とすることが好ましい。
また、乾燥ロールの下流に熱風乾燥装置をさらに配置する場合は、熱風乾燥装置内の雰囲気温度を50〜150℃、特に60〜120℃にすることが好ましい。
延伸後のフィルム(偏光フィルム)の厚みは、3〜35μm、特に5〜30μmであることが好ましい。
以上のようにして得られた偏光板は、アクリル系などの粘着剤を被覆した後、ガラス基板に貼り合わせて液晶表示装置の部品として使用することができる。偏光板をガラス基板に貼り合わせる際に、位相差フィルム、視野角向上フィルム、輝度向上フィルムなどを貼り合わせてもよい。
以下の実施例および比較例において、配向軸角度の分布における隣接するピーク間の距離および隣接するピークにおける配向軸角度の差、および、偏光フィルムの色斑は以下の方法により求めた。
(i) 上記で説明した方法で行った。
すなわち、以下の各実施例または比較例で得られた長尺のPVAフィルムの長さ方向(MD)の任意の位置から、PVAフィルムの長さ方向(MD)に40mmの長さを有する全幅長(3m)のテープ状のサンプル(テープ形状からいうと幅40mm、長さ3mのテープ)を採取した。すなわち、図2を参照して説明すると、A1とA2を結ぶ仮想直線が配向軸角度の測定部位となるように、A1とA2を結ぶ仮想直線を中央線とし、当該仮想直線の上流側に20mmおよび下流側に20mmで合計40mmとなるようにしてPVAフィルムの全幅にわたるテープ状のサンプルを採取した。
(ii) 上記(i)で採取したテープ状のサンプルについて、フィルムの幅方向中央部に測定位置を1つ定め(図2におけるA1とA2を結ぶ仮想直線の中間点A3)、この測定位置から幅方向両端部に向かって(A3→A1およびA3→A2)、それぞれ0.8mmピッチで測定位置を定めて、各測定位置でフィルム面内における配向軸角度の測定を行って、配向軸角度のデータを得た。
ここで、各測定位置での配向軸角度の測定は、フォトニックラティス社製「WPA−100−L」を用いて、フィルム面に対して垂直な方向に進行する波長543nmの光によって行った。
(iii) 各測定点について、その測定点からフィルムの幅方向(TD)の一方の側に連続する250点(250ピッチ分)および他方の側に連続する250点(250ピッチ分)の合計500点の配向軸角度の平均値を求め、対象となる測定点における配向軸角度の値からこの平均値を差し引いた。各測定点について同様の計算を行うことにより、長周期のノイズが排除された配向軸角度の変動を示すデータを得た。
次に、解析ソフトOrigin Pro 8.6J(OriginLab Corporation社製)を用いて、上記の長周期のノイズが排除された配向軸角度の変動を示すデータに基づいて配向軸角度の分布のピーク検出を行った。配向軸角度の分布のピーク検出に当たっては、基線モードとして「定数(平均)」を設定し、ピークフィットのフィルタリング方式として「高さに基づく(しきい値高さ30%)」を設定し、しきい値よりも小さいピークは除外した。
(iv) 次いで、各ピークにおける幅方向の位置を求め、互いに隣接するピーク間(互いに隣り合うピーク間)の幅方向の距離を算出し、それを「隣接するピーク間の距離」とし、そのうちの最大値を求めた。
(v) さらに、検出されたピークにおける配向軸角度の値に基づいて、互いに隣接するピーク間(互いに隣り合うピーク間)での配向軸角度の差を、それぞれのピーク間において算出し、そのうちの最大値を求めた。
暗室内で観察用偏光板(透過率が43%程度の偏光フィルムを用いたもの)を面光源(バックライト)上に載置し、その上に以下の実施例または比較例で作製した偏光フィルムを観察用偏光板に対してクロスニコルとなるように載置した後、バックライトから観察用偏光板を介して偏光フィルムに光を照射し(光度15,000cd)、偏光フィルム真上より1mの位置から偏光フィルムを目視によって観察して、以下の判定基準に基づく官能評価によって偏光フィルムの色斑の評価を行った。
◎:色斑が視認されない。
○:色斑が視認されるが、目立ちにくく実用上問題ないレベルである。
×:実用上問題となるレベルの色斑が視認された。
(1) PVA(酢酸ビニルの単独重合体のけん化物、重合度2,400、けん化度99.9モル%)100質量部、グリセリン12質量部、ラウリン酸ジエタノールアミド0.1質量部および水からなる揮発分率66質量%および温度100℃の製膜原液を用い、これを回転軸が互いに平行な複数の乾燥ロールを備えるドラム型製膜装置の第1ロール(支持体)上にT型スリットダイを用いて膜状に吐出し、吐出後0.1秒の時点で風速0.81m/秒の風の吹き付けを開始し(風の吹き付け方向:PVA膜の第1ロールの非接触面に対してほぼ垂直の角度)、風の吹き付けを吐出後0.1〜1秒の間行い、第1ロールから剥離する際のPVA膜の揮発分率を22質量%にし、さらにPVA膜の第1ロールの非接触面・接触面を後続する第2ロール以降の乾燥ロールに交互に接触させることにより、長尺のPVAフィルム(厚み60μm、幅3m、揮発分率4質量%)を連続的に製造した。
これにより得られたPVAフィルムについて、上記した方法により、配向軸角度の分布における隣接するピーク間の距離の最大値および隣接するピークにおける配向軸角度の差の最大値を求めた。結果を表1に示す。
これにより得られた偏光フィルムについて、上記した方法により色斑を評価した。その結果を表1に示す。
風の吹き付け開始時点、風の吹き付け時間、風速および第1ロールから剥離する際のPVA膜の揮発分率を表1に示したように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてPVAフィルムおよび偏光フィルムを製造して、得られたPVAフィルムの配向軸角度の分布における隣接するピーク間の距離の最大値および隣接するピークにおける配向軸角度の差の最大値の算出、並びに得られた偏光フィルムの色斑の評価を行った。その結果を表1に示す。
一方、比較例1〜6のPVAフィルムは、配向軸角度の分布において隣接するピーク間の距離の最大値が6cmを超えていることにより、偏光フィルムを製造したときに、実用上問題となる色斑が発生した。
Claims (6)
- フィルムの面内における配向軸角度をフィルムの幅方向に0.8mmピッチで測定して求めた配向軸角度の分布において、隣接するピーク間の距離の最大値が6cm以下であることを特徴とするポリビニルアルコールフィルム。
- フィルムの面内における配向軸角度をフィルムの幅方向に0.8mmピッチで測定して求めた配向軸角度の分布において、隣接するピークにおける配向軸角度の差の最大値が10°以下である請求項1に記載のポリビニルアルコールフィルム。
- 幅が2m以上である、請求項1または2に記載のポリビニルアルコールフィルム。
- ポリビニルアルコールを含む製膜原液を吐出装置の吐出口から支持体上に膜状に吐出し、乾燥してポリビニルアルコールフィルムを製造する方法であって、吐出後10秒以内に風速0.3〜5m/秒の風を吐出した膜に吹き付ける工程を有することを特徴とするポリビニルアルコールフィルムの製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリビニルアルコールフィルムを用いて製造した光学フィルム。
- 偏光フィルムである請求項5に記載の光学フィルム。
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