TW201936735A - 聚乙烯醇薄膜及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明有關於一種聚乙烯醇薄膜,其膨潤度(A)為150~185%、軟化點(B)為60~68℃,由在60℃下3質量%硼酸重水溶液中之脈衝NMR測定中所得之緩和曲線而算出的結晶成分量(a1)為2~10%,束縛非晶成分量(a2)與結晶成分量(a1)之比(a2/a1)為2~6,厚度為10~50μm。藉此,可以提供一種聚乙烯醇薄膜,其可製造一種於製造偏光薄膜時可抑制延伸初期之膨潤皺褶的發生,同時加熱時之收縮力小、偏光性能優異的偏光薄膜。

Description

聚乙烯醇薄膜及其製造方法
本發明有關於適合作為偏光薄膜製造用原料薄膜之聚乙烯醇薄膜、其製造方法、及使用其之製造方法。
具有光之穿透及遮蔽之機能的偏光板,係與使光之偏光狀態變化之液晶都是液晶顯示器(LCD)的基本構成要素。LCD係廣泛地使用在電子計算機及手錶等之小型機器、筆記型電腦、液晶監視器、液晶彩色投影機、液晶電視、車上型導航系統、行動電話、屋內外所使用之計測機器等。該等LCD之應用領域中,於液晶電視和液晶監視器等係持續發展大型化及薄型化,隨著所使用之玻璃的薄型化,基於收縮應力的觀點,亦對偏光板要求薄型化。
偏光板一般係藉由對聚乙烯醇薄膜(以下,有將「聚乙烯醇」簡記為「PVA」的情形)施以染色、單軸延伸、及因應需要之進一步利用硼化合物等的固定處理而製造偏光薄膜之後,於該偏光薄膜的表面上貼合三醋 酸纖維素(TAC)薄膜等保護膜來製造。因此,為了要達成偏光板之薄型化,而被要求使用更薄的PVA薄膜來製造薄型偏光薄膜。就具體的PVA薄膜厚度而言,被要求成為60μm以下,進一步為50μm以下。
然而,在使用先前公知之聚乙烯醇薄膜來製造薄型偏光薄膜時,起因於偏光薄膜收縮之偏光板的反翹成為問題。為了要減少偏光板的反翹,而有提案降低屬偏光膜材料之聚乙烯醇樹脂的聚合度之方法,但當以該樹脂作成偏光薄膜時,有因延伸而PVA之配向無法充分進行,而偏光性能變低的課題。
在專利文獻1中,有記載一種PVA薄膜,其包含聚合度5100~10000之PVA,且膨潤度與延遲量顯示特定範圍之值,也記載了可被使用來作為偏光性能良好之偏光薄膜的原料。然而,於如此地使用聚合度高之PVA來製作偏光薄膜時,有延伸時之延伸張力變高、偏光薄膜之收縮力變大的課題。
又,為了要降低收縮力,雖然亦能夠將用於延伸之聚乙烯醇薄膜之膜厚予以薄化,但若以先前所公知之方法來製造膜厚較薄之薄膜,則會有於延伸加工初期產生膨潤皺褶的課題。
在專利文獻2中,有記載了一種藉由將膨潤度250%以上之PVA薄膜在溫度55~100℃、相對濕度80%RH以上之條件下予以濕熱處理200秒鐘以上,而製造膨潤度190~230%之PVA薄膜的方法。然而,在使用依此所得之PVA薄膜來製造偏光薄膜時,除了在延伸操 作的初期因膨潤所造成之皺褶容易產生之外,所得到之偏光薄膜的偏光度並不充分。
在專利文獻3中,有記載膨潤度為110%以上且小於190%、軟化點為60℃以上68℃以下之厚度50μm以下的PVA薄膜,而該PVA薄膜被認為在延伸時難以產生延伸斷裂。此類PVA薄膜係藉由使所製膜的薄膜與溫度70℃以上100℃以下、相對濕度60%以上100%以下之氣體進行短時間接觸而製造。然而,於使用此類PVA薄膜來製造偏光薄膜時,偏光性能就變得不充分。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]WO2010/071094
[專利文獻2]WO2014/050697
[專利文獻3]WO2016/167238
本發明係為了解決上述課題而完成者,其目的係在於提供一種聚乙烯醇薄膜,其係可製造可於製造偏光薄膜時抑制延伸初期的膨潤皺褶發生,同時加熱時之收縮力小且偏光性能優異的偏光薄膜。又,以提供製造該聚乙烯醇薄膜之方法為其目的。再者,以提供使用該聚乙烯醇薄膜來製造偏光薄膜之方法為其目的。
上述課題可藉由提供一種聚乙烯醇薄膜而被 解決,其係膨潤度(A)為150~185%、軟化點(B)為60~68℃,由在60℃下3質量%硼酸重水溶液中之脈衝NMR測定中所得之緩和曲線而算出的結晶成分量(a1)為2~10%,束縛非晶成分量(a2)與結晶成分量(a1)之比(a2/a1)為2~6,厚度為10~50μm。此時,較佳為膨潤度(A)及軟化點(B)滿足下述式(1)。
450≦A+5B≦520 (1)
又,上述課題亦可藉由提供前述聚乙烯醇薄膜之製造方法而被解決,其係將聚合度2600~6000之聚乙烯醇的水溶液流延在經加熱至50~100℃之滾筒或帶上,而製造聚乙烯醇薄膜,於進行乾燥至所得到之聚乙烯醇薄膜的含水率成為1~20質量%為止之後,在溫度50~100℃、相對濕度60~100%之環境中進行濕熱處理3~300分鐘。
再者,上述課題亦可藉由提供一種偏光薄膜之製造方法而被解決,其具有將前述聚乙烯醇薄膜以二色性色素進行染色的步驟;及進行延伸的步驟。
藉由使用本發明之聚乙烯醇薄膜作為原料,而能夠於製造偏光薄膜時抑制延伸初期的膨潤皺褶發生。又,使用本發明之聚乙烯醇薄膜所製造出之偏光薄膜,係加熱時之收縮力小且偏光性能優異。
1‧‧‧下框
2‧‧‧上框
圖1係顯示出軟化點(B)之測定用的下框1及上框2 之圖。
圖2係繪製了實施例及比較例中所得到之PVA薄膜的軟化點(B)對膨潤度(A)之圖。
本發明之聚乙烯醇薄膜,係膨潤度(A)為150~185%、軟化點(B)為60~68℃,由在60℃下3質量%硼酸重水溶液中之脈衝NMR測定中所得之緩和曲線而算出的結晶成分量(a1)為2~10%,束縛非晶成分量(a2)與結晶成分量(a1)之比(a2/a1)為2~6,厚度為10~50μm。以下,針對該等構成進行詳細說明。
本發明之PVA薄膜之膨潤度(A)為150~185%。膨潤度(A)係顯示將PVA薄膜浸漬於水中時之保水能力的指標,係能夠藉由將PVA薄膜於30℃水中浸漬30分鐘後的質量除以浸漬後105℃下乾燥16小時後的質量而求出為百分比。具體來說,可以依據後述實施例中所載方法來測定。當膨潤度(A)過低時,無法獲得源自水的充分塑化效果,延伸張力變高,破裂大量發生。膨潤度(A)宜為155%以上,較佳為160%以上。另一方面,當膨潤度(A)過高時,於延伸時膨潤皺褶會發生,基於步驟通過性、不均的觀點而為不佳。膨潤度(A)係宜為180%以下。
本發明之PVA薄膜之軟化點(B)為60~68℃。軟化點(B)係顯示PVA薄膜之耐熱水性的指標,可藉由將PVA薄膜浸漬於30℃的純水,以浸漬後以5℃/分鐘之升溫速度進行升溫時之熱水破裂溫度來求出。具 體來說,可以依據後述實施例中所載方法來測定。當軟化點(B)過低時,於延伸時膨潤皺褶會發生,基於步驟通過性的觀點而為不佳。軟化點(B)宜為62℃以上,更佳為63℃以上。另一方面,當軟化點(B)過高時,延伸時之應力變高,偏光薄膜之收縮力變大,而為不佳。軟化點(B)宜為67℃以下,更佳為66℃以下。
本發明之PVA薄膜,由在60℃下3質量%硼酸重水溶液中之脈衝NMR測定中所得之緩和曲線而算出的結晶成分量(a1)為2~10%,束縛非晶成分量(a2)與結晶成分量(a1)之比(a2/a1)為2~6。
於此,脈衝NMR不同於有機化合物之結構決定等所廣泛使用之高分解能NMR,其係可測定與系統內之分子運動性有關聯的1H核之各個緩和時間,同時能夠利用該高定量性而求出系統內之各個運動成分的存在比例之分析法。在本發明中,為了要求出PVA薄膜中之結晶成分量(a1)、束縛非晶成分量(a2)及非晶成分量(a3),而採用1H之旋轉-旋轉緩和時間T2。具體來說,係以於1H之旋轉-旋轉緩和時間T2之測定中所得到之T2緩和曲線近似地趨近下述式(2)的方式,求取任一者均為正值之A1~A10。此時,將對應到各A1~A10之緩和時間定為c1~c10。該趨近(擬合)係可使用線性最小平方法來進行。在所得到的各個值之中,將緩和時間為0.003、0.01及0.03ms之成分量,亦即A1+A2+A3定義為上述結晶成分量(a1),將緩和時間為0.05及0.1ms之成分量,亦即A4+A5定義為上述束縛非晶成分量(a2),將緩和時間為 0.3、0.5、0.8、1及3ms之成分量,亦即A6+A7+A8+A9+A10定義為上述非晶成分量(a3)。(a1)、(a2)及(a3)之合計為100%。就脈衝NMR測定時之具體的各個條件而言,可分別採用在實施例中後述之各條件。於表1呈示每個緩和時間的成分之分類。
在脈衝NMR測定中,係將成為測定對象之PVA薄膜預先浸漬在60℃之3質量%硼酸重水溶液中30分鐘。然後,可藉由求取浸漬後之結晶成分量(a1)、束縛非晶成分量(a2)及非晶成分量(a3)之比例,而求出上述成分比例。由於可以將浸漬後之PVA薄膜直接提供給脈衝NMR測定,所以較佳為在NMR測管中等將PVA薄膜浸漬於硼酸重水溶液中。就具體的浸漬方法及條件而 言,可採用在實施例中後述之方法。可藉由浸漬於硼酸重水溶液中而使進行硼酸交聯,而獲得與偏光性能等之本發明功效有關聯的上述各個成分量。
於本發明之PVA薄膜中,由脈衝NMR測定中所得之緩和曲線而算出的結晶成分量(a1)為2~10%。當結晶成分量(a1)過少時,會有在水中延伸時薄膜切斷之虞。結晶成分量(a1)宜為4%以上,更佳為5%以上。另一方面,當結晶成分量(a1)過多時,將所得到之偏光薄膜加熱時之收縮力就會變大,結晶成分量(a1)宜為9.5%以下,更佳為9%以下。
本發明之PVA薄膜,由脈衝NMR測定中所得之緩和曲線而算出的束縛非晶成分量(a2)與結晶成分量(a1)之比(a2/a1)為2~6。當比(a2/a1)小於2時,所得到之偏光薄膜之偏光性能降低。比(a2/a1)宜為2.3以上,更佳為2.5以上。另一方面,當比(a2/a1)超過6時,乾燥時之收縮力就會變得過高。比(a2/a1)宜為5以下,更佳為4以下。
本發明之聚乙烯醇薄膜,較佳為膨潤度(A)及軟化點(B)滿足下述式(1)。如前所述,膨潤度(A)係顯示將PVA薄膜浸漬於水中時之保水能力的指標,當其大時,會在水中以低應力而被輕易地延伸。又,軟化點(B)係顯示PVA薄膜之耐熱水性的指標,當其大時,延伸時之應力變高。因此,為要以低應力而被適當地延伸,兩個值的平衡係重要。藉由評價大量試料,而明白了軟化點(B)之變化對於延伸性的影響是膨潤度(A)之變化的5 倍左右,所以規定了下述式(1)。
450≦A+5B≦520 (1)
可藉由PVA薄膜之A+5B的值被包含在特定範圍,而兼具:於製造偏光薄膜時抑制於延伸初期膨潤皺褶發生;與獲得加熱時之收縮力小的偏光薄膜。A+5B較佳為520以下,更佳為515以下,進一步較佳為510以下。另一方面,A+5B較佳為450以上,更佳為460以上,進一步較佳為470以上。
就構成本發明之PVA薄膜之PVA而言,可列舉例如將聚合乙酸乙烯酯、甲酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、安息香酸乙烯酯、乙酸異丙烯酯等之乙烯酯的1種或2種以上所得之聚乙烯酯皂化而得到者。在上述乙烯酯之中,基於PVA之製造容易度、取得容易度、成本等觀點,較佳為乙酸乙烯酯。
上述聚乙烯酯較佳為僅使用1種或2種以上之乙烯酯作為單體所得者,更佳為僅使用1種乙烯酯所得者,但若在不損及本發明功效的範圍內,也可為1種或2種以上之乙烯酯與能與其共聚之其他單體的共聚物。
就上述可與聚乙烯酯共聚之其他單體而言,可列舉例如乙烯、丙烯、1-丁烯、異丁烯等碳數2~30之α-烯烴;(甲基)丙烯酸或其鹽類;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲 基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸十二酯、(甲基)丙烯酸十八酯等之(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯醯胺、N-甲基(甲基)丙烯醯胺、N-乙基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺、二丙酮(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯醯胺丙烷磺酸或其鹽類、(甲基)丙烯醯胺丙基二甲基胺或其鹽類、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺或其衍生物等之(甲基)丙烯醯胺衍生物;N-乙烯基甲醯胺、N-乙烯基乙醯胺、N-乙烯基吡咯啶酮等之N-乙烯基醯胺;甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、正丙基乙烯醚、異丙基乙烯醚、正丁基乙烯醚、異丁基乙烯醚、第三丁基乙烯醚、十二基乙烯醚、十八基乙烯醚等之乙烯醚;(甲基)丙烯腈等之氰化乙烯;氯乙烯、偏二氯乙烯、氟乙烯、偏二氟乙烯等之鹵素化乙烯;乙酸烯丙酯、氯化烯丙酯等之烯丙基化合物;馬來酸或其鹽類、酯或酸酐;伊康酸或其鹽類、酯或酸酐;乙烯基三甲氧基矽烷等之乙烯基矽化合物;不飽和磺酸等。上述聚乙烯酯係可具有源自前述其他單體之1種或2種以上的結構單元。
上述聚乙烯酯中源自前述其他單體之結構單元所佔的比例,係根據構成聚乙烯酯之總結構單元的莫耳數,而較佳為15莫耳%以下,更佳為10莫耳%以下,進一步較佳為5莫耳%以下。
作為適合當作上述其他單體的是乙烯。藉由將乙烯予以共聚,則會有所得到之偏光薄膜之偏光性能提高的情形。PVA中之乙烯單元的含量係以0.5~8莫耳%為佳。乙烯單元之含量係以1莫耳%以上為較佳,更佳 為1.5莫耳%以上。另一方面,乙烯單元之含量係以5莫耳%以下為較佳。
特別是在前述其他單體如(甲基)丙烯酸、不飽和磺酸等般,係有促進所得之PVA的水溶性之可能性之單體的情形,在將所得之PVA薄膜當作偏光薄膜製造用原料薄膜來使用時等,為了要防止PVA溶解,聚乙烯酯中之源自該等單體之結構單元的比例,係基於構成聚乙烯酯之總結構單元的莫耳數而較佳為5莫耳%以下,更佳為3莫耳%以下。
上述聚乙烯醇係如在不損及本發明功效的範圍內,亦可為藉由1種或2種以上之可接枝共聚之單體所改質者。就該可接枝共聚之單體而言,可列舉例如不飽和羧酸或其衍生物;不飽和磺酸或其衍生物;碳數2~30之α-聚烯烴等。聚乙烯醇中之源自可接枝共聚之單體之結構單元的比例,係基於構成聚乙烯醇之總結構單元的莫耳數而較佳為5莫耳%以下。
上述PVA可為其羥基的一部分交聯,也可未交聯。又,上述PVA可為其羥基的一部分與乙醛、丁醛等之醛化合物等反應而形成縮醛結構,也可不與該等化合物反應而未形成縮醛結構。
上述PVA之聚合度較佳為在1500~6000之範圍內。在聚合度小於1500的情形,會有所得到之偏光薄膜之耐久度降低的傾向。聚合度更佳為1800以上,進一步較佳為2600以上。另一方面,在聚合度超過6000的情形,會有製造成本上升,同時在製膜時之步驟通過 性惡化的傾向。聚合度更佳為5000以下,進一步較佳為4500以下。另外,本說明書中所謂的PVA之聚合度係意指依據JIS K6726-1994之記載而測定之平均聚合度。
上述PVA之皂化度,係基於偏光薄膜之耐水性而較佳為98莫耳%以上,更佳為98.5莫耳%以上,進一步較佳為99莫耳%以上。當皂化度小於98莫耳%時,會有所得到之偏光薄膜的耐水性變差的傾向。另外,本說明書中所謂PVA之皂化度係意指相對於PVA所具有之藉由皂化而可轉換成乙烯醇單元之結構單元(典型有乙烯酯單元)與乙烯醇單元之合計莫耳數,該乙烯醇單元之莫耳數所佔有的比例(莫耳%)。皂化度係根據JIS K6726-1994之記載所測定者。
本發明之PVA薄膜較佳為含有塑化劑。就該塑化劑而言,可列舉例如乙二醇、甘油、丙二醇、二乙二醇、二甘油、三乙二醇、四乙二醇、三羥甲基丙烷等之多元醇等,本發明之PVA薄膜可含有該等塑化劑之1種或2種以上。此等當中,基於延伸性提升效果的觀點,又較佳為甘油。
本發明之PVA薄膜中之塑化劑含量,較佳為相對於其所含有之PVA 100質量份而為1~20質量份之範圍內。可藉由塑化劑含量為1質量份以上,而使PVA薄膜之延伸性更為提升。含量更佳為3質量份以上,進一步較佳為5質量份以上。另一方面,可藉由塑化劑為20質量份以下,來防止PVA薄膜變得太過柔軟而作業性降低。含量更佳為17質量份以下,進一步較佳為15質 量份以下。
本發明之PVA薄膜亦可因應需要而進一步含有抗氧化劑、抗凍劑、pH調整劑、隱蔽劑、著色防止劑、油劑、後述之界面活性劑等之成分。
本發明之PVA薄膜的形狀並未特別受到限制,但較佳為長條薄膜。藉此,可連續而輕易地製造更均勻的聚乙烯醇薄膜,同時即便是在使用此而製造偏光薄膜時等,也可以連續使用。長條薄膜之長度(長度方向之長度)並未特別受到限制,可因應用途等而適當設定,可設定為例如5~30000m之範圍內。
本發明之PVA薄膜的寬度並未特別受到限制,可因應PVA薄膜、或由其所製造之偏光薄膜的用途等而適當設定,但近年來,基於液晶電視、液晶監視器的大畫面化發展的觀點,若使PVA薄膜的寬度為3m以上,更佳為4m以上,則適合於該等用途上。另一方面,由於當PVA薄膜之寬度太過大時,在以實用化裝置製造偏光薄膜時,會容易變得難以均勻地將自身單軸延伸,所以聚乙烯醇薄膜的寬度較佳為7m以下。
本發明之PVA薄膜的厚度為10~50μm。基於可以獲得薄型偏光薄膜、可使該偏光薄膜或使用其之偏光板的收縮力減少、防止所積層之薄型玻璃反翹的觀點,而必須為50μm以下,較佳為40μm以下,進一步較佳為30μm以下,特佳為25μm以下。另一方面,藉由PVA薄膜之厚度為10μm以上,則製造偏光薄膜時之作業性會變得良好。
就在製膜原液之調製上所使用的液體媒體而言,可列舉例如水、二甲基亞碸、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮、乙二醇、甘油、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、三羥甲基丙烷、乙二胺、二乙三胺等,可使用該等中之1種或2種以上。其中,基於對於環境的負荷、回收性的觀點,又較佳使用水。
製膜原液之揮發分率(含水率),係因製膜方法、製膜條件等而有所不同,但一般而言為50~95質量%。當製膜原液之揮發分率過低時,製膜原液之黏度會變得過高,而製膜原液之調製時的過濾或脫泡變困難,會有雜質或缺點少的聚乙烯醇薄膜之製造變困難的傾向。揮發分率較佳為55質量%以上,更佳為60質量%以上。另一方面,當製膜原液之揮發分率過高時,製膜原液之濃度會變得過低,而有工業性聚乙烯醇薄膜之製膜變困難的傾向。揮發分率較佳為90質量%以下,更佳為85質量%以下。
又,製膜原液較佳為含有界面活性劑。藉由含有界面活性劑,而製膜性提升、聚乙烯醇薄膜之厚度不均的發生會被抑制,同時從製膜時所使用之滾筒、帶之聚乙烯醇薄膜的剝離會變容易。在從含有界面活性劑之製膜原液來製造聚乙烯醇薄膜時,該聚乙烯醇薄膜中會含有界面活性劑。上述界面活性劑的種類並未特別受到限定,但基於來自滾筒、帶等之剝離性的觀點,較佳為陰離子性界面活性劑或非離子性界面活性劑。
就陰離子性界面活性劑而言,例如月桂酸鉀等之羧酸型;聚氧乙烯月桂醚硫酸鹽、辛基硫酸酯等硫酸酯型;十二基苯磺酸酯等磺酸型等為適合。
就非離子性界面活性劑而言,例如聚氧乙烯油基醚等之烷基醚型;聚氧乙烯辛基苯基醚等之烷基苯基醚型;聚氧乙烯月桂酸酯等之烷基酯型;聚氧乙烯月桂基胺基醚等之烷基胺型;聚氧乙烯月桂酸醯胺等之烷基醯胺型;聚氧乙烯聚氧丙烯醚等之聚丙二醇醚型;油酸二乙醇醯胺等之烷醇醯胺型;聚氧伸烷基烯丙基苯基醚等之烯丙基苯基醚等為適合。
該等界面活性劑係可單獨使用1種,也可併用2種以上。
當製膜原液含有界面活性劑時,其含量較佳為相對於PVA 100質量份而為0.01~0.5質量份之範圍內。當界面活性劑含量相對於PVA 100質量份而比0.01質量份還小時,則因添加界面活性劑所造成之製膜性及剝離性的提升效果會變得難以顯現。界面活性劑含量更佳為0.02質量份以上,進一步較佳為0.05質量份以上。另一方面,當相對於PVA 100質量份而超過0.5質量份,則界面活性劑會漏出PVA薄膜的表面而成為結塊的原因,會有作業性降低的情形。界面活性劑含量更佳為0.3質量份以下,進一步較佳為0.2質量份以下。
就使用上述製膜原液來將PVA薄膜予以製膜時之製膜方法而言,可採用例如濕式製膜法、凝膠製膜法、流延製膜法、壓出製膜法等。又,亦可採用藉由 該等之組合的方法。在以上製膜方法中,又因可得到厚度及寬度均勻且物性良好的PVA薄膜,而較佳宜採用流延製膜法或壓出製膜法。
就具體的製膜方法而言,並未特別受到限定,但可列舉出以下方法:使用T型狹縫模、漏斗板、I模、脣型塗布模等,而將製膜原液均勻地吐出在旋轉之已加熱過之滾筒或帶的圓周面上,從此被吐出於滾筒或帶上之膜的一面使揮發性成分蒸發,進行乾燥而作成PVA薄膜,或者是,在如此地使進行乾燥之後,於1個或多個旋轉滾筒圓周面上進一步乾燥、或使通過熱風乾燥裝置中來進一步乾燥,而製作出PVA薄膜。
就製膜所使用之滾筒或帶之表面溫度而言,可設為例如50~100℃。可藉由將表面溫度設為50℃以上,而生產性良好地去除水分。表面溫度更佳為60℃以上,進一步較佳為65℃以上,特佳為70℃以上。另一方面,可藉由將表面溫度設為100℃以下,而抑制激烈的水分蒸發所造成的表面不均之發生。表面溫度更佳為95℃以下,進一步較佳為90℃以下。較佳為流延在經加熱至上述溫度範圍之滾筒或帶上來製作PVA薄膜。
基於生產性、步驟通過性的觀點,較佳為將製膜所得之PVA薄膜乾燥至含水率成為1~20質量%為止。乾燥方法並未特別受到限定,但較佳為藉由在前述滾筒或帶上使水分從側邊釋出來乾燥。又,亦可在從前述滾筒剝離之後,以其他滾筒、熱風來施以熱處理。含水率更佳為2質量%以上。另一方面,含水率更佳為15 質量%以下。
較佳為將經乾燥至含水率成為1~20質量%為止的PVA薄膜,在溫度為50~100℃且相對濕度為60~100%之環境中,進行濕熱處理3~300分鐘。以下,針對濕熱處理的條件進行詳細說明。
濕熱處理時之溫度較佳為50~100℃。可藉由以如此範圍內之溫度來進行濕熱處理,而生產性良好地製造滿足本發明構成之PVA薄膜。該溫度更佳為55℃以上。另一方面,該溫度更佳為90℃以下,進一步較佳為80℃以下,特佳為75℃以下。
較佳為濕熱處理時之環境的相對濕度為60%以上。可藉由在60%以上之濕度進行濕熱處理,而使所得之PVA薄膜的膨潤度(A)效率佳地上升。該濕度更佳為70%以上,進一步較佳為80%以上。另一方面,於在水蒸氣飽和的環境(相對濕度100%)進行濕熱處理的情形,因為會有水滴附著在薄膜上的疑慮,所以該濕度宜為98%以下,更佳為95%以下。
濕熱處理的時間較佳為3~300分鐘。可藉由以如此時間進行濕熱處理,而生產性良好地製造滿足本發明構成之PVA薄膜。該時間更佳為7分鐘以上,進一步較佳為13分鐘以上,特佳為16分鐘以上。另一方面,該時間更佳為200分鐘以下,進一步較佳為100分鐘以下。
可藉由如上所述之製造方法,而獲得一種PVA薄膜,其係膨潤度(A)為150~185%、軟化點(B)為 60~68℃,由在60℃下3質量%硼酸重水溶液中之脈衝NMR測定中所得之緩和曲線而算出的結晶成分量(a1)為2~10%,束縛非晶成分量(a2)與結晶成分量(a1)之比(a2/a1)為2~6。然後,可以提供一種聚乙烯醇薄膜,其可於製造偏光薄膜時抑制延伸初期之膨潤皺褶發生,同時可製造加熱時之收縮力小且偏光性能優異的偏光薄膜。
為了使捲取時之走行性提升,亦可在上述濕熱步驟之後,利用40℃~60℃之熱風來使PVA薄膜乾燥。惟,當該步驟的熱風溫度超過70℃時,PVA薄膜的軟化點(B)就會上升,故不佳。
本發明之PVA薄膜的用途並未特別受到限制,但如根據本發明之PVA薄膜,則因為沒有延伸初期之膨潤皺褶,且可安定進行延伸加工,所以期待當作偏光薄膜製造用原料薄膜來使用。
將本發明之PVA薄膜當作原料薄膜來使用而製造偏光薄膜時的方法並未特別受到限制,可以採用以往所採用的任何方法。就此類方法而言,可列舉例如將本發明之PVA薄膜予以染色及單軸延伸的方法,具體來說,對本發明之PVA薄膜,施以膨潤、染色、單軸延伸、及因應需要之進一步施以固定處理、乾燥、熱處理等的方法。此時,膨潤、染色、單軸延伸、固定處理等之各個處理的順序並未特別受到限制,可同時施行1個或2個以上的處理。又,也可以將各個處理之1個或2個以上進行2次或其以上。
膨潤可藉由將PVA薄膜浸漬在水中而施行。就為浸漬在水中時的溫度而言,較佳為20~40℃之範圍內,更佳為22~38℃之範圍內,進一步較佳為25~35℃之範圍內。又,就浸漬在水中的時間而言,例如較佳為0.1~5分鐘之範圍內,更佳為0.5~3分鐘之範圍內。另外,浸漬在水中時的水並未限定為純水,也可以是溶解有各種成分的水溶液,還可以是水與水性媒體的混合物。
染色宜使用碘來進行,就染色的時期而言,可以是單軸延伸前、單軸延伸時、單軸延伸後的任意階段。染色一般係藉由使PVA薄膜浸漬在作為染色浴之含有碘-碘化鉀的溶液(尤其是水溶液)中來進行,於本發明中也以採用如此染色方法為佳。染色浴中之碘濃度係較佳為0.01~0.5質量%之範圍內,碘化鉀濃度係宜為0.01~10質量%之範圍內。又,染色浴溫度較佳設為20~50℃,特佳設為25~40℃。
單軸延伸可藉由濕式延伸法或乾式延伸法之任一者來進行。濕式延伸法的情形,可以在含有硼酸的水溶液中進行,也可以在上述染色浴中或固定處理浴中進行。又,乾式延伸法的情形,可使用吸水後的PVA薄膜而在空氣中進行。該等之中,又較佳為濕式延伸法,更佳為在含有硼酸的水溶液中進行單軸延伸。硼酸水溶液中之硼酸濃度較佳為0.5~6.0質量%之範圍內,更佳為1.0~5.0質量%之範圍內,特佳為1.5~4.0質量%之範圍內。又,硼酸水溶液亦可含有碘化鉀,其濃度較佳 為作成0.01~10質量%之範圍內。
單軸延伸之延伸溫度較佳為30~90℃之範圍內,更佳為40~80℃之範圍內,特佳為50~70℃之範圍內。又,基於所得到之偏光薄膜的偏光性能之觀點,單軸延伸之延伸倍率較佳為5倍以上,更佳為5.5倍以上,特佳為6倍以上。延伸倍率之上限並未特別受到限制,但延伸倍率較佳為8倍以下。
在偏光薄膜之製造時,為了使染料強固地吸附在PVA薄膜上,而較佳為施行固定處理。就固定處理時所使用之固定處理浴而言,能夠使用含有硼酸、硼砂等硼化合物之1種或2種以上的水溶液。又,亦可因應需要,而在固定處理浴中添加碘化合物、金屬化合物。固定處理浴中之硼化合物濃度一般較佳為2~15質量%,特佳為3~10質量%左右。固定處理的溫度較佳為15~60℃,特佳為25~40℃。
乾燥較佳為在30~150℃下進行,特佳為50~130℃。當在藉由乾燥而偏光薄膜之水分率變成10%以下之時間點,對偏光薄膜施加張力,而以80~120℃左右進行熱處理1~5分鐘左右時,可以獲得尺寸安定性、耐久性等更為優異的偏光薄膜。
依上所述進行而得之偏光薄膜,係加熱時之收縮力小,且偏光性能優異。偏光薄膜之偏光度較佳為99%以上,更佳為99.5%以上,進一步較佳為99.9%以上,特佳為99.95%以上。
所得之偏光薄膜,通常在其兩面或單面上貼 合光學上透明且具有機械強度的保護膜,而作成偏光板來使用。就保護膜而言,可使用三乙酸纖維素(TAC)薄膜、乙酸-丁酸纖維素(CAB)薄膜、丙烯酸系薄膜、聚酯系薄膜等。又,就貼合用接著劑而言,可列舉出PVA系接著劑或胺基甲酸酯系接著劑等,但其中,又較佳為PVA系接著劑。
依上所述進行而得之偏光板,係能夠在塗布丙烯酸系等之黏著劑之後,貼合至玻璃基板,而當作LCD的零件來使用。亦可於同時與相位差薄膜、視角提升薄膜、輝度提升薄膜等進行貼合。
[實施例]
藉由以下的實施例來更具體地說明本發明,但本發明並未受到該等實施例任何限定。另外,於以下呈示以下的實施例、比較例及參考例中所採用之各個測定方法。
(1)膨潤度(A)的測定
從成為測定對象之PVA薄膜切出寬度方向10cm、長度方向20cm的長方形樣本,將此樣本進一步裁切成寬2~3mm、長20cm的短條狀。其後,將該等短條狀樣本全部直接浸漬在30℃之1000g的蒸餾水中。於浸漬30分鐘後,取出短條狀樣本,使用離心分離機(KOKUSAN XEM-KL-5886)而以3000rpm進行離心脫水5分鐘,測定脫水後之質量「N」(全部短條狀樣本的合計)。接著,將該短條狀樣本以105℃之乾燥機乾燥16小時之後,測定 質量「M」(全部短條狀樣本的合計),藉由下述式(i)計算出膨潤度(A)。
膨潤度(A)(%)=100×N/M (i)
(2)軟化點(B)之測定
從成為測定對象之PVA薄膜切出寬度方向3cm、長度方向3cm的正方形樣本,夾在如圖1所示之金屬製的下框1與上框2之間。將夾在2片框之PVA薄膜固定在可水平維持在既定高度之治具上。又,準備已加入800mL純水之容積1L的玻璃製燒杯。於上框2之開口部中央的PVA薄膜上放置3.5g鐵製球,緩慢沉入燒杯內的水中。在浸漬於水中之後,以5℃/分鐘之速度將水予以升溫。將PVA薄膜破裂而鐵球遮住5mm下之燈光時的水溫當作是PVA薄膜的軟化點(B)。
(3)膨潤皺褶評價
從成為測定對象之PVA薄膜切出寬度方向5cm、長度方向10cm的樣本,為了要在長度方向上進行單軸延伸,而將此以夾具間為5cm的方式夾在延伸治具上,浸漬在30℃的蒸餾水中。浸漬後馬上以25mm/分鐘(50%/分鐘)之延伸速度在長度方向上進行單軸延伸30秒鐘。延伸後馬上以50mm/秒鐘之速度從水浴中拉起PVA薄膜,於藉由螢光燈之500勒克斯(lux)之照明下,從自薄膜正面距離1m的位置以目視觀察此時之膜面的皺褶。將膜面上沒有皺褶的情形設為A,觀察到1~2根皺褶的 情形設為B,觀察到3根以上皺褶的情形設為C。
(4)PVA薄膜中之結晶成分量(a1)與束縛非晶成分量(a2)
將從以下之實施例或比較例所得之PVA薄膜而得之樣本(100mg)於細切成5mm×5mm左右的大小之後,與1mL的重水一起投入NMR測管中。將該NMR測管浸漬在60℃之恆溫槽中30分鐘,使用脈衝NMR(Bruker Biospin股份有限公司製「minispec mq20 WVT」)而測定試料之1H的旋轉-旋轉緩和時間T2。測定條件如下。
‧脈衝系列:Solid-Echo法(90x-τ-90y)
‧RF脈衝寬度:8.2μs
‧脈衝間隔:1μs
‧脈衝反覆時間:1s
‧測定溫度:60℃
‧虛擬噴射:4次
將以上述測定所得到之T2緩和曲線根據前述表1,而以每個緩和時間的成分進行分類,藉由線性最小平方法擬合下述式(2),求出均為正值之結晶成分量(a1)、束縛非晶成分量(a2)及非晶成分量(a3),算出結晶成分量(a1)與束縛非晶成分量(a2)的比(a2/a1)。
(5)偏光薄膜之收縮力測定
使用島津製作所製之附恆溫槽的記錄器「AG-X」與影像式伸長計「TR ViewX120S」測定收縮力。測定中係使用經在20℃/20%RH下調濕18小時之偏光薄膜。在使記錄器「AG-X」之恆溫槽成為20℃之後,將偏光薄膜(長度方向15cm、寬度方向1.5cm)安裝在夾具(夾具間隔5cm)上,於拉伸開始的同時,開始恆溫槽往80℃的升溫。以1mm/分鐘的速度拉伸偏光薄膜,在張力到達2N之時間點,停止拉伸,於該狀態測定到4小時後為止的張力。此時,因熱膨脹而夾具間的距離改變,所以將標線貼紙貼在夾具上,且使用影像式伸長計「TR ViewX120S」,使成為可將夾具間之距離只以貼在夾具上之標線貼紙移動的量來修正,而進行測定。收縮力係採用從4小時之後的張力減掉為支撐張力之2N而算出之值。
(6)偏光薄膜之偏光性能評價(穿透率Ts的測定)
從以下之實施例或比較例中所得到之偏光薄膜的中央部,採取偏光薄膜之長度方向2cm、寬度方向1.5cm之樣本2片,使用附積分球之分光光度計(日本分光股份有限公司製「V7100」),根據JIS Z8722(物體顏色的測定方法),進行C光源、2°視野之可見光區域的視感度修正,針對1片樣本,測定對於長度方向傾斜+45°時之透光率與傾斜-45°時之透光率,求取該等之平均值Ts1(%)。針對另1片樣本也同樣地進行,測定傾斜+45°時之透光率與傾斜-45°時之透光率,求取該等之平均值 Ts2(%)。藉由下述式(ii),將Ts1與Ts2平均,當作偏光薄膜之穿透率Ts(%)。
Ts=(Ts1+Ts2)/2 (ii)
(7)偏光薄膜之偏光性能評價(偏光度V的測定)
將上述穿透率Ts的測定中採取之2片樣本之其以長度方向成為平行的方式而重疊時之透光率T (%)、以長度方向成為正交的方式而重疊時之透光率T ⊥(%),與上述「(1)穿透率Ts的測定」之情形同樣地進行測定,藉由下述式(iii)求出偏光度V(%)。
V={(T -T ⊥)/(T +T ⊥)}1/2×100 (iii)
[實施例1]
本實施例所使用之乙烯改質聚乙烯醇(乙烯單元的含有率2.5莫耳%、皂化度99.3莫耳%、聚合度2800),係藉由將以共聚合乙烯與乙酸乙烯酯而得之乙烯改質聚乙酸乙烯酯進行皂化所得者。調製包含該乙烯改質PVA 100質量份、作為塑化劑之甘油10質量份、作為界面活性劑之聚氧乙烯月桂基醚硫酸鈉0.1質量份及水的揮發分率66質量%之製膜原液。將所得到之製膜原液流延在80℃之金屬鼓輪,進行乾燥至揮發分率(含水率)成為10質量%為止,其後,以105℃之熱處理滾筒進行熱處理1分鐘。熱處理後之薄膜的揮發分率(含水率)為3質量%。其後,將該薄膜在60℃、相對濕度90%之恆溫恆濕爐中進行濕熱處理30分鐘,其後,在室溫下使乾燥 至含水率成為8質量%為止,而得到PVA薄膜。於表2及表3呈示PVA薄膜之製造條件及評價結果。此PVA薄膜之膨潤度(A)為165%,軟化點(B)為66.0℃,膜厚為20μm。該薄膜之3質量%硼酸重水溶液中之60℃下的結晶成分量(a1)為8.6%,(a2)為23.0%,(a3)為68.4%,比(a2/a1)為2.68。又,膨潤皺褶評價的結果為A。於表3呈示所得到之偏光薄膜的評價結果。
使用依上所述進行而得之PVA薄膜為原料,作成偏光薄膜。在30℃的純水中,於MD進行2.0倍延伸之後,於含有0.03質量%碘、3質量%碘化鉀之32℃的染色液中,以總延伸倍率成為2.36倍的方式進行延伸,接著,在含有硼酸2.6質量%之32℃的交聯槽中,以總延伸倍率成為2.6倍的方式進行延伸,進一步於含有硼酸2.8質量%、碘化鉀5.0質量%之57℃之延伸槽中,以總延伸倍率成為6.0倍的方式進行延伸。接著,於含有硼酸1.5質量%、碘化鉀4.8質量%之洗淨槽中浸漬4秒鐘,在70℃之乾燥爐乾燥4分鐘。依此進行而製作之偏光薄膜的穿透率44.0%之時的偏光度為99.97%,該偏光薄膜的收縮力為8.7N。
[實施例2]
調製包含未改質聚乙烯醇(聚合度4000、皂化度99.95莫耳%)100質量份、作為塑化劑之甘油10質量份、作為界面活性劑之聚氧乙烯月桂基醚硫酸鈉0.1質量份及水之揮發分率66質量%的製膜原液。將所得到之製膜 原液流延在80℃之金屬鼓輪,進行乾燥至含水率變成10質量%為止,其後,不對該薄膜施行熱處理,而以與實施例1相同的條件進行濕熱處理,其後,在室溫下使乾燥至含水率成為8質量%為止,而得到PVA薄膜。於表2及表3呈示PVA薄膜之製造條件及評價結果。接著,使用如上所得之PVA薄膜為原料,與實施例1同樣地進行操作而作成偏光薄膜。於表3呈示所得到之偏光薄膜的評價結果。
[比較例1]
將與實施例1相同的製膜原液流延在80℃之金屬鼓輪,進行乾燥至含水率成為5質量%為止。其後,在145℃的熱風乾燥機中進行熱處理10分鐘,得到PVA薄膜。熱處理後之薄膜的含水率為3質量%。於表2及表3呈示PVA薄膜之製造條件及評價結果。接著,使用所得之PVA薄膜為原料,與實施例1同樣地進行操作而作成偏光薄膜。於表3呈示所得到之偏光薄膜的評價結果。
[比較例2]
將與實施例2相同的製膜原液流延在80℃之金屬鼓輪,進行乾燥至含水率成為5質量%為止。其後,在115℃的熱風乾燥機中進行熱處理3分鐘,得到PVA薄膜。熱處理後之薄膜的含水率為3質量%。於表2及表3呈示PVA薄膜之製造條件及評價結果。接著,使用所得之PVA 薄膜為原料,與實施例1同樣地進行操作而作成偏光薄膜。於表3呈示所得到之偏光薄膜的評價結果。
[比較例3]
將與實施例1相同的製膜原液流延在80℃之金屬鼓輪,進行乾燥至含水率成為5質量%為止,在115℃的熱處理滾筒上進行熱處理1分鐘,得到PVA薄膜。熱處理後之薄膜的含水率為3質量%。於表2及表3呈示PVA薄膜之製造條件及評價結果。接著,使用所得之PVA薄膜為原料,與實施例1同樣地進行操作而作成偏光薄膜。於表3呈示所得到之偏光薄膜的評價結果。
[比較例4]
將與實施例2相同的製膜原液流延在80℃之金屬鼓輪,進行乾燥至含水率成為10質量%為止,在95℃的熱處理滾筒上進行熱處理1分鐘,得到PVA薄膜。熱處理後之薄膜的含水率為5質量%。於表2及表3呈示PVA薄膜之製造條件及評價結果。接著,使用所得之PVA薄膜為原料,與實施例1同樣地進行操作而作成偏光薄膜。於表3呈示所得到之偏光薄膜的評價結果。
[比較例5]
將包含聚乙烯醇(聚合度1700、皂化度99.95莫耳%)100質量份、作為塑化劑之甘油10質量份、作為界面活性劑之聚氧乙烯月桂基醚硫酸鈉0.1質量份及水之揮 發分率66質量%的製膜原液流延在80℃的金屬鼓輪上,進行乾燥至含水率成為10質量%為止。其後,在125℃之熱風乾燥機中施行熱處理3分鐘,得到PVA薄膜。熱處理後之薄膜的含水率為3質量%。於表2及表3呈示PVA薄膜之製造條件及評價結果。接著,使用所得之PVA薄膜為原料,與實施例1同樣地進行操作而作成偏光薄膜。於表3呈示所得到之偏光薄膜的評價結果。
[比較例6]
將與比較例5相同的製膜原液流延在80℃的金屬鼓輪上,進行乾燥至含水率成為10質量%為止。其後,在140℃之熱風乾燥機中施行熱處理3分鐘,得到PVA薄膜。熱處理後之薄膜的含水率為3質量%。於表2及表3呈示PVA薄膜之製造條件及評價結果。接著,使用所得之PVA薄膜為原料,與實施例1同樣地進行操作而作成偏光薄膜。於表3呈示所得到之偏光薄膜的評價結果。
[比較例7]
將與比較例5相同的製膜原液流延在80℃的金屬鼓輪上,進行乾燥至含水率成為10質量%為止。其後,在108℃之熱風乾燥機中施行熱處理3分鐘,得到PVA薄膜。熱處理後之薄膜的含水率為4質量%。於表2及表3呈示PVA薄膜之製造條件及評價結果。接著,使用所得之PVA薄膜為原料,與實施例1同樣地進行操作而作成偏光薄膜。於表3呈示所得到之偏光薄膜的評價結果。
[比較例8]
將與實施例2相同的製膜原液流延在80℃的金屬鼓輪上,進行乾燥至含水率成為10質量%為止。其後,在80℃之熱風乾燥機中施行熱處理10分鐘,得到PVA薄膜。熱處理後之薄膜的含水率為5質量%。於表2及表3呈示PVA薄膜之製造條件及評價結果。接著,使用所得之PVA薄膜為原料,與實施例1同樣地進行操作而作成偏光薄膜。於表3呈示所得到之偏光薄膜的評價結果。
[比較例9]
將包含聚乙烯醇(聚合度2400、皂化度99.95莫耳%)100質量份、作為塑化劑之甘油10質量份、作為界面活性劑之聚氧乙烯月桂基醚硫酸鈉0.1質量份及水之揮發分率66質量%的製膜原液流延在80℃的金屬鼓輪上,進行乾燥至含水率成為5質量%為止。其後,不對該薄膜施行熱處理,在60℃、相對濕度90%之恆溫恆濕爐中進行濕熱處理50分鐘,其後,在室溫下使乾燥至含水率成為8質量%為止,而得到PVA薄膜。於表2及表3呈示所得PVA薄膜之製造條件及評價結果。接著,使用所得之PVA薄膜為原料,與實施例1同樣地進行操作而作成偏光薄膜。於表3呈示所得到之偏光薄膜的評價結果。
[比較例10]
將與比較例9相同的製膜原液流延在80℃的金屬鼓 輪上,進行乾燥至含水率成為5質量%為止。其後,不對該薄膜施行熱處理,在80℃、相對濕度90%之恆溫恆濕爐中進行濕熱處理6.5分鐘,其後,在室溫下使乾燥至含水率成為8質量%為止,而得到PVA薄膜。於表2及表3呈示所得PVA薄膜之製造條件及評價結果。接著,使用所得之PVA薄膜為原料,與實施例1同樣地進行操作而作成偏光薄膜。於表3呈示所得到之偏光薄膜的評價結果。
[比較例11]
將與比較例9相同的製膜原液流延在95℃的金屬鼓輪上,進行乾燥至含水率成為10質量%為止,而得到PVA薄膜。其後,不對該薄膜施行熱處理,在80℃、相對濕度90%之恆溫恆濕爐中進行濕熱處理5分鐘,其後,在室溫下使乾燥至含水率成為8質量%為止,而得到PVA薄膜。於表2及表3呈示所得PVA薄膜之製造條件及評價結果。接著,使用所得之PVA薄膜為原料,與實施例1同樣地進行操作而作成偏光薄膜。於表3呈示所得到之偏光薄膜的評價結果。
[比較例12]
將與比較例9相同的製膜原液流延在95℃的金屬鼓輪上,進行乾燥至含水率成為10質量%為止,而得到PVA薄膜。其後,不對該薄膜施行熱處理,在85℃、相對濕度90%之恆溫恆濕爐中進行濕熱處理3分鐘,其後,在 室溫下使乾燥至含水率成為8質量%為止,而得到PVA薄膜。於表2及表3呈示所得PVA薄膜之製造條件及評價結果。接著,使用所得之PVA薄膜為原料,與實施例1同樣地進行操作而作成偏光薄膜。於表3呈示所得到之偏光薄膜的評價結果。

Claims (4)

  1. 一種聚乙烯醇薄膜,其膨潤度(A)為150~185%、軟化點(B)為60~68℃,由在60℃下3質量%硼酸重水溶液中之脈衝NMR測定中所得之緩和曲線而算出的結晶成分量(a1)為2~10%,束縛非晶成分量(a2)與結晶成分量(a1)之比(a2/a1)為2~6,厚度為10~50μm。
  2. 如請求項1之聚乙烯醇薄膜,其中,膨潤度(A)及軟化點(B)滿足下述式(1),450≦A+5B≦520 (1)。
  3. 一種如請求項1或2之聚乙烯醇薄膜之製造方法,其將聚合度2600~6000之聚乙烯醇的水溶液流延在經加熱至50~100℃之滾筒或帶上,製造聚乙烯醇薄膜,於進行乾燥至所得到之聚乙烯醇薄膜的含水率成為1~20質量%為止之後,在溫度50~100℃、相對濕度60~100%之環境中進行濕熱處理3~300分鐘。
  4. 一種偏光薄膜之製造方法,其具有將如請求項1或2之聚乙烯醇薄膜以二色性色素進行染色的步驟;及進行延伸的步驟。
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