TW202225287A - 聚乙烯醇薄膜及使用其之偏光薄膜 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種可製造從支撐體剝離之剝離性良好且光學不均少的偏光薄膜之PVA薄膜及使用這樣的PVA薄膜之偏光薄膜。
本發明之聚乙烯醇薄膜係非水溶性的聚乙烯醇薄膜,其中將與前述聚乙烯醇薄膜之厚度方向垂直的2個表面之一設為第1表面時,藉由X光光電子光譜法分析前述第1表面所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na1S)為0.3~1.5莫耳%,藉由X光光電子光譜法分析與前述第1表面距離0.01μm深度之面所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na1B)為0.3莫耳%以下。
Description
本發明係關於一種可製造製膜時從支撐體剝離之剝離性良好且光學不均少的偏光薄膜之聚乙烯醇薄膜、及使用其之偏光薄膜。
具有光之穿透及遮蔽功能的偏光板係與具有光之開關功能的液晶同為液晶顯示器(LCD)之基本的構成要素。該LCD之應用領域亦從開發初期時的計算機及手錶等小型機器,近年來擴大至筆記型電腦、液晶螢幕、液晶彩色投影機、液晶電視、車載用導航係統、手機及室內外所使用之測量儀器等各種領域。
偏光板,其係藉由在偏光薄膜之表面貼合三乙酸纖維素(TAC)薄膜或乙酸・丁酸纖維素(CAB)薄膜等保護薄膜而製造。而且,偏光薄膜,一般而言其係將聚乙烯醇薄膜(以下有時將「聚乙烯醇」稱為「PVA」)藉由在染色處理後單軸延伸、或一邊染色處理一邊單軸延伸、或在單軸延伸後染色處理而製造經染色之單軸延伸薄膜,並將該單軸延伸薄膜利用硼化合物進行固定化處理而製造。此外,利用該硼化合物之固定化處理有時亦與單軸延伸或染色處理同時進行。
使用於該用途之PVA薄膜中,為了改善各種物性而摻合塑化劑等各種添加劑,或為了改善從製膜時使用之金屬輥和金屬帶等支撐體剝離之剝離性而添加界面活性劑。
又,近年來,伴隨PVA薄膜之需求增加,被期望生產性之改善。雖然可藉由加快PVA薄膜之製膜速度而改善生產性,但此時有PVA薄膜之製膜時從支撐體剝離之剝離性變得不充分之情形。其結果,有在PVA薄膜中變得易於產生表面粗糙和膜面缺陷,且在由PVA薄膜所得之偏光薄膜中亦變得易於發生光學不均之問題。於是,為了改善PVA薄膜之製膜時從支撐體剝離之剝離性,茲認為於PVA薄膜之製膜原液中添加更多的界面活性劑。然而,若大量添加界面活性劑,則在使用所得之PVA薄膜而製造偏光薄膜時,有變得易於發生源自界面活性劑的光學不均之問題。
為了解決這樣的PVA薄膜之製膜時從支撐體剝離之剝離性的問題,專利文獻1記載將含有氟之界面活性劑添加於PVA薄膜之製膜原液中。又,專利文獻2記載利用含氟樹脂將澆鑄基材進行塗布處理而形成堅固的氟系樹脂膜。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2006-307059號公報
[專利文獻2]日本特開2006-305924號公報
[發明欲解決之課題]
然而,專利文獻1所記載之方法由於是使用屬鹵素物質的含有氟系之界面活性劑,因此有對於環境汙染難以對應之情形。又,專利文獻2所記載之方法由於是在澆鑄基材的輥和帶等支撐體上形成氟系樹脂膜,因此有用以形成或維持氟系樹脂膜之成本變高,PVA薄膜之製造成本容易變高之問題。
因此,本發明之目的係提供一種從支撐體剝離之剝離性良好的PVA薄膜及使用這樣的PVA薄膜之偏光薄膜。又,本發明之目的係提供一種可製造光學不均少的偏光薄膜之PVA薄膜及使用這樣的PVA薄膜之偏光薄膜。
[用以解決課題之手段]
本發明人等反覆潛心探討,結果發現在非水溶性的PVA薄膜中,將與PVA薄膜之厚度方向垂直的2個表面之一設為第1表面時,將藉由X光光電子光譜法分析第1表面所求出之鈉元素佔全元素之比例設為特定範圍,且藉由X光光電子光譜法分析與第1表面距離0.01μm深度之面將鈉元素佔全元素之比例設為特定範圍,藉此解決上述課題,基於該知識進一步反覆探討而完成本發明。
又,本發明人等反覆潛心探討,結果發現在非水溶性的PVA薄膜中,將與PVA薄膜之厚度方向垂直的2個表面之一設為第1表面時,藉由X光光電子光譜法分析與第1表面距離0.01μm深度之面將鈉元素佔全元素之比例設為特定範圍,藉此解決上述課題,基於該知識進一步反覆探討而完成本發明。
亦即,本發明係關於下述[1]~[8]。
[1]一種聚乙烯醇薄膜,其係非水溶性的聚乙烯醇薄膜,其中將與前述聚乙烯醇薄膜之厚度方向垂直的2個表面之一設為第1表面時,藉由X光光電子光譜法分析前述第1表面所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na1S)為0.3~1.5莫耳%,藉由X光光電子光譜法分析與前述第1表面距離0.01μm深度之面所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na1B)為0.3莫耳%以下;
[2]如前述[1]所記載之聚乙烯醇薄膜,其中將與前述聚乙烯醇薄膜之厚度方向垂直的2個表面之中與前述第1表面對向之表面設為第2表面時,藉由X光光電子光譜法分析前述第2表面所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na2S)為0.3~1.5莫耳%,藉由X光光電子光譜法分析與前述第2表面距離0.01μm深度之面所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na2B)為0.3莫耳%以下;
[3]如前述[1]或[2]所記載之聚乙烯醇薄膜,其含有硫酸鈉型界面活性劑或磺酸鈉型界面活性劑,前述鈉元素為源自前述硫酸鈉型界面活性劑或前述磺酸鈉型界面活性劑者;
[4]如前述[3]所記載之聚乙烯醇薄膜,其中前述硫酸鈉型界面活性劑或前述磺酸鈉型界面活性劑為選自包含烷基硫酸鈉、聚氧伸乙基烷基醚硫酸鈉、聚氧伸丙基烷基醚硫酸鈉、聚氧伸乙基烷基苯基醚硫酸鈉、烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉、十二基二苯基醚二磺酸二鈉、烷基萘磺酸鈉、烷基磺基琥珀酸二鈉及聚氧伸乙基烷基磺基琥珀酸二鈉之群組的至少1種;
[5]如前述[3]或[4]所記載之聚乙烯醇薄膜,其中前述硫酸鈉型界面活性劑或前述磺酸鈉型界面活性劑之分子量為200~10,000,前述硫酸鈉型界面活性劑或前述磺酸鈉型界面活性劑之含量係相對於前述聚乙烯醇薄膜所包含之聚乙烯醇100質量份而言為0.02~0.4質量份;
[6]如前述[1]~[5]中任一項所記載之聚乙烯醇薄膜,其係光學用薄膜製造用薄膜;
[7]如前述[6]所記載之聚乙烯醇薄膜,其中前述光學薄膜為偏光薄膜;
[8]一種偏光薄膜之製造方法,其使用如前述[1]~[7]中任一項所記載之聚乙烯醇薄膜而製造偏光薄膜。
[發明之效果]
只要藉由本發明,則可提供一種從支撐體剝離之剝離性良好的PVA薄膜及使用這樣的PVA薄膜之偏光薄膜。又,只要藉由本發明,則可提供一種可製造光學不均少的偏光薄膜之PVA薄膜及使用這樣的PVA薄膜之偏光薄膜。
[用以實施發明的形態]
以下詳細說明本發明。
<PVA薄膜>
(鈉元素佔全元素之比例)
圖1係PVA薄膜之立體圖。圖2係從厚度方向看本發明之PVA薄膜之圖。在本發明中,如圖1及圖2所示,將與PVA薄膜之厚度方向2垂直的2個表面之一定義為第1表面3。在本發明中,藉由X光光電子光譜法(以下有時稱為XPS)分析該PVA薄膜1之第1表面3所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na1S)為0.3~1.5莫耳%為較佳。當Na1S小於0.3莫耳%時,PVA薄膜1之製膜時從支撐體剝離之剝離性變得不充分。Na1S係以0.3莫耳%以上為較佳,0.5莫耳%以上為更佳,0.6莫耳%以上為進一步較佳。另一方面,當Na1S大於1.5莫耳%時,在PVA薄膜1之製膜時容易產生表面缺陷,其結果在所得之偏光薄膜等光學薄膜中容易發生光學不均。Na1S係以不大於1.5莫耳%為較佳,不大於1.3莫耳%為更佳。藉由適當調整PVA薄膜之塑化劑之含量、界面活性劑之含量、製膜原液之揮發分率、PVA薄膜之厚度、製造PVA薄膜時的支撐體之表面溫度、乾燥溫度及熱處理溫度,可將Na1S設為0.3~1.5莫耳%。
在本發明中,藉由XPS分析PVA薄膜1之與前述第1表面3距離0.01μm深度之面所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na1B)為0.3莫耳%以下為較佳。在此,與第1表面距離0.01μm深度之面亦為與PVA薄膜之厚度方向2垂直的面。當Na1B大於0.3莫耳%時,在製造偏光薄膜等光學薄膜時容易在PVA薄膜1之表面產生缺陷,其結果在所得之偏光薄膜等光學薄膜中容易發生光學不均。Na1B亦可為0莫耳%,即XPS之測定裝置之檢測極限以下。一般的XPS之測定裝置之檢測極限通常在0.1莫耳%附近。Na1B係以0.3莫耳%以下為較佳,0.25莫耳%以下為進一步較佳。藉由適當調整PVA薄膜之塑化劑之含量、界面活性劑之含量、製膜原液之揮發分率、PVA薄膜之厚度、製造PVA薄膜時的支撐體之表面溫度、乾燥溫度及熱處理溫度,可將Na1B設為0.3莫耳%以下。
在本發明中,如圖1及圖2所示,將與PVA薄膜之厚度方向2垂直的2個表面之中與前述第1表面3對向之表面定義為第2表面4。在本發明中,藉由XPS分析該PVA薄膜1之第2表面4所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na2S)為0.3~1.5莫耳%為較佳。亦即,在與PVA薄膜1之厚度方向垂直的2個表面之任一者中,藉由XPS分析所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na1S、Na2S)皆為0.3~1.5莫耳%為較佳。當Na2S小於0.3莫耳%時,PVA薄膜1之製膜時從支撐體剝離之剝離性變得不充分。Na2S係以0.3莫耳%以上為較佳,0.5莫耳%以上為更佳,0.6莫耳%以上為進一步較佳。另一方面,當Na2S大於1.5莫耳%時,在PVA薄膜1之製膜時容易產生表面缺陷,其結果在所得之偏光薄膜等光學薄膜中容易發生光學不均。Na2S係以不大於1.5莫耳%為較佳,不大於1.3莫耳%為更佳。藉由適當調整PVA薄膜之塑化劑之含量、界面活性劑之含量、製膜原液之揮發分率、PVA薄膜之厚度、製造PVA薄膜時的支撐體之表面溫度、乾燥溫度及熱處理溫度,可將Na2S設為0.3~1.5莫耳%。
在本發明中,藉由XPS分析PVA薄膜1之距離前述第2表面0.01μm深度之面所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na2B)為0.3莫耳%以下為較佳。亦即,在與PVA薄膜之厚度方向2垂直的2個表面之任一者中,藉由XPS分析與其表面距離0.01μm深度之面所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na1B、Na2B)皆為0.3莫耳%以下為較佳。在此,與第2表面距離0.01μm深度之面亦為與PVA薄膜之厚度方向2垂直的面。當Na2B大於0.3莫耳%時,在製造偏光薄膜等光學薄膜時容易在PVA薄膜1之表面產生缺陷,其結果在所得之偏光薄膜等光學薄膜中容易發生光學不均。Na2B亦可為0莫耳%,即XPS之測定裝置之檢測極限以下。Na2B係以0.3莫耳%以下為較佳,0.2莫耳%以下為進一步較佳。藉由適當調整PVA薄膜之塑化劑之含量、界面活性劑之含量、製膜原液之揮發分率、PVA薄膜之厚度、製造PVA薄膜時的支撐體之表面溫度、乾燥溫度及熱處理溫度,可將Na2B設為0.3莫耳%以下。
(XPS)
在本發明中,PVA薄膜之第1表面或者第2表面、或與第1表面或者第2表面距離0.01μm深度之面的鈉元素及其它元素之量係藉由XPS而測定。XPS係藉由對試料表面照射X光而激發原子之內層電子,檢測藉此放出之光電子之動能,藉此進行存在於試料表面之元素之鑑定及定量、和化學鍵結狀態之分析。在本發明中,利用XPS測定之元素係碳(1s軌域電子)、氮(1s軌域電子)、氧(1s軌域電子)、鈉(1s軌域電子)、矽(2p軌域電子)、磷(2p軌域電子)、硫(2p軌域電子)。將此等元素定量,將相對於其合計量之鈉元素之比例設為Na1S、Na1B、Na2S或Na2B。
XPS亦可藉由C60(巴克明斯特富勒烯)和氬氣團簇(argon gas cluster)等將薄膜表面進行蝕刻處理,而朝深度方向進行分析。本發明係藉由使用C60,在加速電壓10kV、試料電流20nA、掃描範圍0.5×2.0mm的條件下進行蝕刻處理30秒鐘,使與薄膜表面距離約0.01μm深度之面露出,將Na1B或Na2B定量。
(物性)
本發明之PVA薄膜係以非水溶性為較佳。藉由PVA薄膜為非水溶性,當在水溶液中進行製造偏光薄膜等光學薄膜時的單軸延伸時,即使最大延伸速度為高速,亦可在單軸延伸時使PVA薄膜不斷裂地延伸。在此,在本發明中非水溶性係指依照以下<1>~<4>的順序將PVA薄膜浸漬於30℃的水(去離子水)時,PVA薄膜未完全溶解而殘留一部分。
<1>將PVA薄膜置於調整成20℃、-65%RH之恆溫恆溼器內16小時以上而調整溼度。
<2>從經調整溼度之PVA薄膜切出長度40mm×寬度35mm之長方形的樣品後,在開出長度35mm×寬度23mm之長方形的窗口(洞)之50mm×50mm之2片塑膠板之間,以樣品之長度方向平行於窗口之長度方向且樣品位於窗口之寬度方向的幾乎中央的方式夾住而固定。
<3>於500mL的燒杯中置入300mL的去離子水,一邊以轉速280rpm利用具備3cm長的攪拌棒之電磁攪拌器攪拌,一邊將水溫調整為30℃。
<4>一邊以使在上述<2>中固定於塑膠板之樣品不接觸旋轉的電磁攪拌器之攪拌棒的方式注意,一邊浸漬於燒杯內的去離子水1000秒鐘。
(PVA)
在本發明之PVA薄膜中,作為PVA,可使用:藉由皂化將乙烯酯系單體聚合所得之乙烯酯系聚合物所製造之聚合物。作為乙烯酯系單體,例如可列舉:甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、纈草酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、維沙狄克酸乙烯酯(vinyl versatate)等。作為乙烯酯系單體,此等之中又以乙酸乙烯酯為較佳。
乙烯酯系聚合物係以僅使用1種或2種以上的乙烯酯系單體作為單體所得之聚合物為較佳,僅使用1種乙烯酯系單體作為單體所得之聚合物為更佳。此外,乙烯酯系聚合物亦可為1種或2種以上的乙烯酯系單體與可與其共聚的其它單體之共聚合物。
作為其它單體,例如可列舉:乙烯;丙烯、1-丁烯、異丁烯等碳數3~30之烯烴;丙烯酸或其鹽;丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸三級丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十八酯等丙烯酸酯;甲基丙烯酸或其鹽;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、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸三級丁酯、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甲基丙烯酸酯;丙烯醯胺、N-甲基丙烯醯胺、N-乙基丙烯醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、二丙酮丙烯醯胺、丙烯醯胺丙磺酸或其鹽、丙烯醯胺丙基二甲胺或其鹽、N-羥甲基丙烯醯胺或其衍生物等丙烯醯胺衍生物;甲基丙烯醯胺、N-甲基甲基丙烯醯胺、N-乙基甲基丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺丙磺酸或其鹽、甲基丙烯醯胺丙基二甲胺或其鹽、N-羥甲基甲基丙烯醯胺或其衍生物等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、硬脂基乙烯醚等乙烯醚;丙烯腈、甲基丙烯腈等氰乙烯;氯乙烯、偏二氯乙烯、氟乙烯、偏二氟乙烯等鹵乙烯;乙酸烯丙酯、氯丙烯等烯丙基化合物;馬來酸或其鹽、酯或者酸酐;伊康酸或其鹽、酯或者酸酐;乙烯基三甲氧基矽烷等乙烯基矽基化合物;乙酸異丙烯酯等。此外,乙烯酯系聚合物可具有:源自此等其它單體之中1種或2種以上的結構單元。
乙烯酯系聚合物所佔之源自其它單體的結構單元之比例係以基於構成乙烯酯系聚合物之全結構單元之莫耳數而言,15莫耳%以下為較佳,8莫耳%以下為更佳。
PVA之聚合度係以200以上為較佳,300以上為更佳,500以上為進一步較佳。藉由將PVA之聚合度設為上述的下限以上,可在防止PVA過度結晶化的同時,確保所得之PVA薄膜之機械強度。另一方面,PVA之聚合度係以8,000以下為較佳,6,000以下為更佳,4,000以下為進一步較佳。
PVA之聚合度係意指根據JIS K 6726-1994之記載所測定之平均聚合度。亦即,聚合度(Po)係藉由下述式(1)而求出。
聚合度Po=([η]×10
4/8.29)
(1/0.62)(1)
上述式(1)中,η係將PVA再皂化並精製後,在30℃的水中測定之極限黏度(公合/g)。
PVA之皂化度係以90莫耳%以上為較佳,95莫耳%以上為更佳,99莫耳%以上為進一步較佳,99.8莫耳%以上為特佳。藉由PVA之皂化度為99莫耳%以上,所得之PVA薄膜1易於成為非水溶。關於非水溶性之定義係如前述。
PVA之皂化度係指相對於可藉由皂化而變換為乙烯醇單元之結構單元(典型而言為乙烯酯系單體單元)與乙烯醇單元之合計莫耳數而言,乙烯醇單元之莫耳數所佔之比例(莫耳%)。PVA之皂化度可根據JIS K 6726-1994之記載而測定。
PVA可單獨含有1種PVA,亦可含有聚合度、皂化度及改質度等互相不同的2種以上的PVA。
本發明之PVA薄膜中的PVA之含量未必限定,但以50質量%以上為較佳,80質量%以上為更佳,85質量%以上為進一步較佳。
(塑化劑)
本發明之PVA薄膜係以含有塑化劑為較佳。藉由含有塑化劑,可對於PVA薄膜賦予與其它塑膠薄膜同等的柔軟性,可抑制在PVA薄膜之製膜和延伸步驟中PVA薄膜斷裂。
作為塑化劑,例如可列舉:乙二醇、甘油、二甘油、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、三羥甲基丙烷、山梨醇等多元醇等。此等塑化劑可單獨使用1種,亦可並用2種以上。從難以滲出至PVA薄膜之表面等理由來看,作為塑化劑,此等之中又以乙二醇或甘油為較佳,甘油為更佳。
本發明之PVA薄膜中的塑化劑之含量係以相對於PVA100質量份而言,1質量份以上為較佳,3質量份以上為更佳,5質量份以上為進一步較佳。另一方面,塑化劑之含量係以相對於PVA100質量份而言,40質量份以下為較佳,30質量份以下為更佳,20質量份以下為進一步較佳。若塑化劑之含量在上述範圍內,則變得易於將PVA薄膜中的鈉元素佔全元素之比例(Na1S、Na2S、Na1B、Na2B)調整為上述範圍。可充分得到衝擊強度等機械特性之改善效果。又,可防止PVA薄膜變得過度柔軟而操作性降低、塑化劑滲出至PVA薄膜之表面。
(界面活性劑)
在本發明中,PVA薄膜之第1表面或者第2表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na1S、Na2S)、或與第1表面或者第2表面距離0.01μm深度之面中的鈉元素佔全元素之比例(Na1B、Na2B)在特定範圍為較佳。亦即,本發明之PVA薄膜之特徵為鈉元素存在於薄膜之表面及內部。在本發明中,該鈉元素係以含有於硫酸鈉型界面活性劑或磺酸鈉型界面活性劑為較佳。亦即,本發明之PVA薄膜係以含有硫酸鈉型界面活性劑或磺酸鈉型界面活性劑為較佳。
作為前述硫酸鈉型界面活性劑,例如可列舉:烷基硫酸鈉、聚氧伸乙基烷基醚硫酸鈉、聚氧伸丙基烷基醚硫酸鈉、聚氧伸乙基烷基苯基醚硫酸鈉等。作為前述烷基,係以碳數為8~20之烷基為較佳,其中又以月桂基為更佳。
作為前述磺酸鈉型界面活性劑,例如可列舉:烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉、十二基二苯基醚二磺酸二鈉、烷基萘磺酸鈉、烷基磺基琥珀酸二鈉及聚氧伸乙基烷基磺基琥珀酸二鈉等。作為前述烷基,係以碳數8~20之烷基為較佳,其中又以十二基為更佳。
這樣的界面活性劑可單獨使用1種亦可並用2種以上。亦即,前述硫酸鈉型界面活性劑或磺酸鈉型界面活性劑係以選自包含烷基硫酸鈉、聚氧伸乙基烷基醚硫酸鈉、聚氧伸丙基烷基醚硫酸鈉、聚氧伸乙基烷基苯基醚硫酸鈉、烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉、十二基二苯基醚二磺酸二鈉、烷基萘磺酸鈉、烷基磺基琥珀酸二鈉及聚氧伸乙基烷基磺基琥珀酸二鈉之群組的至少1種為較佳。從易於存在於PVA薄膜1之表面,PVA薄膜1之製膜時從支撐體剝離之剝離性變得良好的觀點來看,聚氧伸乙基烷基醚硫酸鈉為較佳。
又,亦可含有前述的硫酸鈉型界面活性劑或磺酸鈉型界面活性劑以外的界面活性劑。從PVA薄膜之製膜時的表面異常之減少效果優異等來看,作為硫酸鈉型界面活性劑或磺酸鈉型界面活性劑以外的界面活性劑,係以非離子系界面活性劑為較佳,烷醇醯胺型界面活性劑為更佳,脂肪族羧酸(例如:碳數8~30之飽和或不飽和脂肪族羧酸等)之二烷醇醯胺(例如:月桂酸二乙醇醯胺等)為進一步較佳。
前述硫酸鈉型界面活性劑或磺酸鈉型界面活性劑之分子量為200以上為較佳,250以上為更佳。前述硫酸鈉型界面活性劑或磺酸鈉型界面活性劑之分子量為10,000以下為較佳,5,000以下為較佳。藉由分子量在前述範圍內,可得到在PVA薄膜之表面中界面活性劑之凝集物數少,且剝離性與膜面品質良好的薄膜。
在本發明之PVA薄膜中,前述硫酸鈉型界面活性劑或磺酸鈉型界面活性劑之含量係以相對於PVA100質量份而言,0.02質量份以上為較佳,0.03質量份以上為更佳,0.05質量份以上為進一步較佳。前述硫酸鈉型界面活性劑或磺酸鈉型界面活性劑之含量係以相對於PVA100質量份而言,0.4質量份以下為較佳,0.3質量份以下為更佳,0.2質量份以下為進一步較佳,0.1質量份以下為特佳。若界面活性劑之含量在上述範圍內,則變得易於將PVA薄膜中的鈉元素佔全元素之比例(Na1S、Na2S、Na1B、Na2B)調整為上述範圍。又,若界面活性劑之含量在上述範圍內,則可防止在PVA薄膜間之膠著(以下有時亦稱為「黏連」)發生。又,可防止界面活性劑滲出至PVA薄膜之表面、因界面活性劑之凝集而PVA薄膜之外觀惡化。又,本發明之PVA薄膜亦可含有前述硫酸鈉型界面活性劑或磺酸鈉型界面活性劑以外的界面活性劑。此時,PVA薄膜中的界面活性劑之合計之含量係以相對於PVA100質量份而言,0.04質量份以上為較佳,0.1質量份以上為更佳,0.15質量份以上為進一步較佳。PVA薄膜中的界面活性劑之合計之含量係以10質量份以下為較佳,1質量份以下為更佳,0.5質量份以下為進一步較佳。
(其它成分)
本發明之PVA薄膜除了PVA以外,亦可在不妨礙本發明之效果的範圍含有:水溶性高分子、水分、抗氧化劑、紫外線吸收劑、潤滑劑、交聯劑、著色劑、填充劑、防腐劑、防黴劑、其它高分子化合物等成分。PVA、界面活性劑、塑化劑、PVA以外的其它成分之質量之合計值佔PVA薄膜之全質量之比例係以60~100質量%為較佳,80~100質量%為更佳,90~100質量%為進一步較佳。
<PVA薄膜之製造方法>
本發明之PVA薄膜之製造方法並未特別限制,例如可採用如下的任意方法。作為該方法,可列舉:將於PVA中添加溶媒、添加劑等並使其均一化之製膜原液藉由流延製膜法、溼式製膜法(在不良溶媒中吐出之方法)、乾溼式製膜法、凝膠製膜法(將製膜原液暫時冷卻凝膠化後,將溶媒萃取而去除之方法)、或此等之組合而製膜之方法;藉由使用擠製機等將所得之製膜原液從T模等擠製而製膜之熔融擠製製膜法;吹袋成形法等。作為PVA薄膜之製造方法,此等之中,又以流延製膜法及熔融擠製製膜法為較佳。只要使用此等方法,則可生產性良好地得到均質的PVA薄膜。以下說明使用流延製膜法或熔融擠製製膜法而製造PVA薄膜之情形。
使用流延製膜法或熔融擠製製膜法而製造本發明之PVA薄膜之情形,首先,準備含有PVA、溶媒、與因應需要的塑化劑等添加劑之製膜原液。其次,將該製膜原液朝金屬輥和金屬帶等旋轉的支撐體上流延(供給)為膜狀。藉此在支撐體上形成製膜原液之液狀被膜。液狀被膜係在支撐體上加熱而藉此去除溶媒,進行固化而薄膜化。加熱液狀被膜之方法可例示:將支撐體本身以熱媒介等進行高溫化之方法、朝液狀被膜接觸支撐體的面之相反面吹熱風之方法等。經固化之長條的薄膜(PVA薄膜)係從支撐體剝離,因應需要而利用乾燥輥、乾燥爐等進行乾燥,再進一步因應需要而進行熱處理,捲繞為輥狀。
藉由流延於支撐體上之液狀被膜之乾燥步驟(溶媒去除步驟)、此後的PVA薄膜之乾燥步驟,PVA會在加熱期間進行結晶化。此時的結晶化之速度,除了會受到前述PVA中的源自其它單體的結構單元之比例、PVA之聚合度、PVA之皂化度、及塑化劑之含量影響之外,也會受到PVA中的水分率、溫度、及拉伸(流動方向之拉伸伸度)之影響。
通常,係藉由使揮發成分從未接觸支撐體、乾燥輥等為經解放之薄膜表面揮發而進行PVA薄膜之乾燥。因此,乾燥過程中的步驟,由於水分等揮發成分之濃度分布是朝PVA薄膜之厚度方向產生,因此鈉元素之分布是依每一情況之溫度、拉伸的條件而朝PVA薄膜之厚度方向產生。該鈉元素之分布,即PVA薄膜之第1表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na1S、Na1B)及PVA薄膜之第2表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na2S、Na2B)可藉由支撐體之表面溫度、與支撐體之接觸時間、熱風溫度及熱風之量、以及乾燥輥或乾燥爐之溫度等而調整。因此,藉由適當調整上述的各要因,可調整鈉元素之分布。
製膜原液之揮發分率(在製膜時等藉由揮發和蒸發而去除之溶媒等揮發性成分之濃度)係以50質量%以上為較佳,55質量%以上為更佳。製膜原液之揮發分率係以90質量%以下為較佳,80質量%以下為更佳。若揮發分率在上述範圍內,則可將製膜原液之黏度調整為理想的範圍,因此在流延於支撐體上之液狀被膜之製膜性提升的同時,也變得容易得到具有均一的厚度之PVA薄膜。又,若揮發分率在上述範圍內,則變得容易將所得之PVA薄膜之第1表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na1S、Na1B)及PVA薄膜之第2表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na2S、Na2B)調整為上述範圍。製膜原液亦可因應需要而含有二色性染料。又,製膜原液之揮發分率係指藉由下述式(2)所求出之值。
製膜原液之揮發分率(質量%)={(Wa-Wb)/Wa}×100 (2)
上述式(2)中,Wa表示製膜原液之質量(g),Wb表示將Wa(g)的製膜原液在105℃的電熱乾燥機中乾燥16小時後的質量(g)。
作為製膜原液之調整方法,並未特別限制,例如可列舉:使PVA與塑化劑、界面活性劑等添加劑在溶解槽等溶解於溶媒中之方法;使用單軸或雙軸擠製機而將含水狀態的PVA與塑化劑、界面活性劑等添加劑一同熔融混練之方法等。
製膜原液一般通過T模等模具之模脣,朝金屬輥和金屬帶等支撐體之上流延為膜狀。在支撐體上,溶媒會從經流延之薄膜狀的原液未接觸支撐體之面(以下有時稱為自由面)揮發,但另一方面,實質上不會從接觸支撐體之面(以下有時稱為接觸面)揮發,因此會產生相對於薄膜之厚度方向而言自由面側的溶媒濃度低、接觸面側的溶媒濃度高之分布。因此,PVA之固化亦從自由面先進行。
將製膜原液流延之支撐體之表面溫度係以65℃以上為較佳,70℃以上為更佳,75℃以上為進一步較佳。將製膜原液流延之支撐體之表面溫度係以110℃以下為較佳,100℃以下為更佳,95℃以下為進一步較佳。若表面溫度在上述範圍內,則流延於支撐體上之液狀被膜之乾燥及薄膜之接近表面的鈉元素之偏析係以適當的速度進行,藉此變得容易將PVA薄膜之第1表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na1S、Na1B)及PVA薄膜之第2表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na2S、Na2B)調整為前述範圍。其結果為在PVA薄膜之膜面可正常地製膜的同時,從支撐體剝離之剝離性也變得良好。
PVA薄膜係在支撐體上較佳為乾燥(溶媒去除)至揮發分率5~50質量%後,從支撐體剝離,因應需要而進一步乾燥。作為乾燥之方法,並未特別限制,可列舉:使其通過乾燥爐之方法、使其接觸乾燥輥之方法。當使用多個乾燥輥而使PVA薄膜乾燥時,係以使PVA薄膜之一表面與另一表面交互地接觸乾燥輥為較佳。藉此,可調整PVA薄膜之兩面(與厚度方向垂直的2個表面)的PVA薄膜之鈉元素佔全元素之比例。此時,乾燥輥之數量係以3個以上為較佳,4個以上為更佳,5個以上為進一步較佳。乾燥輥之數量係以30個以下為較佳,25個以下為更佳,20個以下為進一步較佳。
乾燥爐之溫度或乾燥輥之表面溫度係以40℃以上為較佳,45℃以上為更佳,50℃以上為進一步較佳。乾燥爐之溫度或乾燥輥之表面溫度係以120℃以下為較佳,110℃以下為更佳,100℃以下為進一步較佳。藉由將乾燥爐之溫度或乾燥輥之表面溫度設在上述範圍內,變得易於將PVA薄膜之第1表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na1S、Na1B)及PVA薄膜之第2表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na2S、Na2B)調整為前述範圍。
從乾燥輥剝離PVA薄膜後,可進行熱處理。熱處理係藉由使PVA薄膜之一面與另一面交互地接觸多個熱處理輥(例如:2根熱處理輥)而進行。熱處理輥之表面溫度係以70℃以上為較佳,80℃以上為更佳。熱處理輥之表面溫度係以150℃以下為較佳,140℃以下為更佳。藉由將熱處理輥之表面溫度設在上述範圍內,變得容易將PVA薄膜之第1表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na1S、Na1B)及PVA薄膜之第2表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na2S、Na2B)調整為前述範圍。
如此所製造之PVA薄膜係因應需要而進一步施加調整溼度處理、薄膜兩端部(耳部)之裁切等後,在圓筒狀的芯上捲繞為輥狀,經防溼包裝而成為製品。
藉由一連串的處理而最終得到之PVA薄膜之揮發分率未必限定。PVA薄膜之揮發分率係以1質量%以上為較佳,2質量%以上為更佳。PVA薄膜之揮發分率係以5質量%以下為較佳,4質量%以下為更佳。
藉由一連串的處理而最終得到之PVA薄膜之厚度未必限定。PVA薄膜之厚度係以10μm以上為較佳,20μm以上為更佳。PVA薄膜之厚度為90μm以下為較佳,80μm以下為更佳。PVA薄膜變得愈厚,則有PVA薄膜之第1表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na1S、Na1B)及PVA薄膜之第2表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na2S、Na2B)變得愈小之傾向,PVA薄膜變得愈薄,則有PVA薄膜之第1表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na1S、Na1B)及PVA薄膜之第2表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na2S、Na2B)變得愈大之傾向。PVA薄膜之厚度可藉由製膜原液之濃度和輥溫度等而調整。
<光學薄膜之製造方法>
本發明之PVA薄膜係以光學薄膜製造用薄膜為較佳。亦即,本發明之PVA薄膜可理想地使用作為製造光學薄膜時的原始薄膜。作為光學薄膜,可例示:偏光薄膜、視角提升薄膜、相位差薄膜、亮度提升薄膜等,但以偏光薄膜為較佳。以下列舉偏光薄膜之製造方法作為光學薄膜之製造方法之一例並具體說明。
偏光薄膜通常可使用PVA薄膜作為原始薄膜,經過膨潤步驟、染色步驟、交聯步驟、延伸步驟、固定處理步驟等處理步驟而製造。作為使用於各步驟之處理液之具體例,可列舉:使用於膨潤處理之膨潤處理液、使用於染色處理之染色處理液(染色液)、使用於交聯處理之交聯處理液、使用於延伸處理之延伸處理液、使用於固定處理之固定處理液及使用於洗淨處理之洗淨處理液(洗淨液)等。
以下詳細說明可在用來製造偏光薄膜之製造方法中採用之各處理步驟。此外,在偏光薄膜之製造方法中,可省略以下各處理之1種或2種以上,亦可多次進行相同處理,亦可同時進行不同處理。
(膨潤處理前的洗淨處理)
在對於PVA薄膜進行膨潤處理前,對於PVA薄膜進行洗淨處理為較佳。藉由這樣的膨潤處理前的洗淨處理,可去除附著於PVA薄膜之抗黏連劑等,可防止偏光薄膜之製造步驟中的各處理液因抗黏連劑等而受到汙染。洗淨處理係以藉由使PVA薄膜浸漬於洗淨處理液而進行為較佳,但亦可藉由對於PVA薄膜吹洗淨處理液而進行。作為洗淨處理液,例如可使用水。洗淨處理液之溫度係以20~40℃的範圍內為較佳。藉由洗淨處理液之溫度為20℃以上,變得易於進行附著於PVA薄膜之抗黏連劑等之去除。又,藉由洗淨處理液之溫度為40℃以下,可防止PVA薄膜之表面之一部分溶解而薄膜彼此膠著,操作性降低。洗淨處理液之溫度係以22℃以上為更佳,24℃以上為進一步較佳,26℃以上為特佳。又,洗淨處理液之溫度係以38℃以下為更佳,36℃以下為進一步較佳,34℃以下為特佳。
(膨潤處理)
膨潤處理可藉由使PVA薄膜浸漬於水等膨潤處理液而進行。膨潤處理液之溫度係以20℃以上為較佳,22℃以上為更佳,24℃以上為進一步較佳。膨潤處理液之溫度係以40℃以下為較佳,38℃以下為更佳,36℃以下為進一步較佳。又,浸漬於膨潤處理液之時間係以例如0.1分以上為較佳,0.5分以上為更佳。浸漬於膨潤處理液之時間係以例如5分以下為較佳,3分以下為更佳。此外,使用作為膨潤處理液之水並未限定於純水,可為溶解了含有硼之化合物等各種成分之水溶液,亦可為水與水性媒質之混合物。含有硼之化合物之種類並未特別限定,但從操作性的觀點來看,硼酸或硼砂為較佳。當膨潤處理液包含含有硼之化合物時,從使PVA薄膜之延伸性提升的觀點來看,其濃度係以6質量%以下為較佳。
(染色處理)
染色處理係以使用碘系色素作為二色性色素而進行為佳,作為染色之時期,可為延伸處理前、延伸處理時、延伸處理後之任一階段。染色處理係以藉由使用含有碘-碘化鉀之溶液(理想為水溶液)作為染色處理液,使PVA薄膜浸漬於染色處理液而進行為較佳。染色處理液中的碘之濃度係以0.005~0.2質量%的範圍內為較佳,碘化鉀/碘之質量比係以20~100的範圍內為較佳。染色處理液之溫度係以20℃以上為較佳,25℃以上為更佳。染色處理液之溫度係以50℃以下為較佳,40℃以下為更佳。染色處理液亦可含有硼酸等含有硼之化合物作為交聯劑。此外,只要先使使用作為原始薄膜之PVA薄膜含有二色性色素,則可省略染色處理。又,亦可先使使用作為原始薄膜之PVA薄膜預先含有硼酸、硼砂等含有硼之化合物。
(交聯處理)
在偏光薄膜之製造時,係以為了使二色性色素吸附至PVA薄膜之吸附堅固等目的,在染色處理後進行交聯處理為較佳。交聯處理可藉由使用含有交聯劑之溶液(理想為水溶液)作為交聯處理液,使PVA薄膜浸漬於交聯處理液而進行。作為交聯劑,可使用硼酸、硼砂等含有硼之化合物之1種或2種以上。若交聯處理液中的交聯劑之濃度過高,則交聯反應過度進行,有變得難以在此後進行之延伸處理中進行充分的延伸之傾向。又,若交聯處理液中的交聯劑之濃度過低,則有交聯處理之效果減少之傾向。從這點來看,交聯處理液中的交聯劑之濃度係以1質量%以上為較佳,1.5質量%以上為更佳,2質量%以上為進一步較佳。交聯處理液中的交聯劑之濃度係以6質量%以下為較佳,5.5質量%以下為更佳,5質量%以下為進一步較佳。
亦可為了抑制從染色處理後的PVA薄膜溶出二色性色素,使交聯處理液含有碘化鉀等含有碘之化合物。若交聯處理液中的含有碘之化合物之濃度太過高,則雖然理由不明,但有所得之偏光薄膜之耐熱性降低之傾向。又,若交聯處理液中的含有碘之化合物之濃度太過低,則有抑制二色性色素之溶出之效果減少之傾向。交聯處理液中的含有碘之化合物之濃度係以1質量%以上為較佳,1.5質量%以上為更佳,2質量%以上為進一步較佳。交聯處理液中的含有碘之化合物之濃度係以6質量%以下為較佳,5.5質量%以下為更佳,5質量%以下為進一步較佳。
若交聯處理液之溫度太過高則有二色性色素溶出而變得容易在所得之偏光薄膜發生染色不均之傾向,又,若太過低則有交聯處理之效果減少之情形。交聯處理液之溫度係以20℃以上為較佳,22℃以上為更佳,25℃以上為進一步較佳。交聯處理液之溫度係以45℃以下為較佳,40℃以下為更佳,35℃以下為進一步較佳。
不同於後述的延伸處理,亦可在上述各處理中或處理間,將PVA薄膜延伸。藉由進行這樣的延伸(前延伸),可防止在PVA薄膜之表面產生皺紋。從所得之偏光薄膜之偏光性能等的觀點來看,前延伸之總延伸倍率(各處理中的延伸倍率相乘之倍率)係以基於延伸前的原始的PVA薄膜之原長而言,4倍以下為較佳,3.5倍以下為更佳。從所得之偏光薄膜之偏光性能等的觀點來看,前延伸之總延伸倍率係以基於延伸前的原始的PVA薄膜之原長而言,1.5倍以上為較佳,2倍以上為較佳。
膨潤處理中的延伸倍率係以1.1倍以上為較佳,1.2倍以上為更佳,1.4倍以上為進一步較佳。膨潤處理中的延伸倍率係以3倍以下為較佳,2.5倍以下為更佳,2.3倍以下為進一步較佳。
染色處理中的延伸倍率係以2倍以下為較佳,1.8倍以下為更佳,1.5倍以下為進一步較佳。染色處理中的延伸倍率係以1.1倍以上為較佳,1.15倍以上為更佳,1.2倍以上為進一步較佳。
交聯處理中的延伸倍率係以2倍以下為較佳,1.5倍以下為更佳,1.3倍以下為進一步較佳。交聯處理中的延伸倍率係以1.05倍以上為較佳,1.1倍以上為更佳,1.15倍以上為進一步較佳。
(延伸處理)
延伸處理可進行溼式延伸法或乾式延伸法之任一者。溼式延伸法之情形,亦可使用含有硼酸等含有硼之化合物之溶液(理想為水溶液)作為延伸處理液,在延伸處理液中進行,亦可在染色處理液中或後述的固定處理液中進行。又,乾式延伸法之情形,可使用吸水後的PVA薄膜而在空氣中進行。此等之中,又以溼式延伸法為較佳,在包含硼酸之水溶液中進行單軸延伸為更佳。當延伸處理液含有含有硼之化合物時,從可使PVA薄膜之延伸性提升來看,延伸處理液中的含有硼之化合物之濃度係以1.5質量%以上為較佳,2.0質量%以上為更佳,2.5質量%以上為進一步較佳。又,從使PVA薄膜之延伸性提升來看,延伸處理液中的含有硼之化合物之濃度係以7質量%以下為較佳,6.5質量%以下為更佳,6質量%以下為進一步較佳。
延伸處理液係以含有碘化鉀等含有碘之化合物為較佳。若延伸處理液中的含有碘之化合物之濃度太過高,則有所得之偏光薄膜之色相成為強烈呈藍色之傾向。又,若延伸處理液中的含有碘之化合物之濃度太過低,則雖然理由不明,但有所得之偏光薄膜之耐熱性降低之傾向。延伸處理液中的含有碘之化合物之濃度係以2質量%以上為較佳,2.5質量%以上為更佳,3質量%以上為進一步較佳。延伸處理液中的含有碘之化合物之濃度係以8質量%以下為較佳,7.5質量%以下為更佳,7質量%以下為進一步較佳。
若延伸處理液之溫度太過高,則PVA薄膜會熔化變軟,有變得容易斷裂之傾向。又,若延伸處理液之溫度太過低,則有PVA薄膜之延伸性降低之傾向。延伸處理液之溫度係以50℃以上為較佳,52.5℃以上為更佳,55℃以上為進一步較佳。延伸處理液之溫度係以70℃以下為較佳,67.5℃以下為更佳,65℃以下為進一步較佳。此外,利用乾式延伸法進行延伸處理之情形,延伸溫度之較佳的範圍亦如前述。
從延伸處理中的延伸倍率較高者可得到具有更優異的偏光性能之偏光薄膜等來看,延伸處理中的延伸倍率係以1.2倍以上為較佳,1.5倍以上為更佳,2倍以上為進一步較佳。又,從所得之偏光薄膜之偏光性能的點來看,亦包含上述的前延伸之延伸倍率之總延伸倍率(各步驟中的延伸倍率相乘之倍率)係以基於延伸前的原料的PVA薄膜之原長而言,5.5倍以上為較佳,5.7倍以上為更佳,5.9倍以上為進一步較佳。延伸倍率之上限並未特別限制,從若延伸倍率過高則變得容易發生延伸斷裂來看,8倍以下為較佳。
利用單軸延伸進行延伸處理之方法並無特別限制,可採用朝長度方向之單軸延伸和朝寬度方向之橫單軸延伸。當製造偏光薄膜時,從可得到偏光性能優異者的點來看,朝長度方向之單軸延伸為較佳。朝長度方向之單軸延伸可藉由使用具備互相平行的多個輥之延伸裝置,改變各輥間之周速而進行。
在本發明中,利用單軸延伸進行延伸處理時的最大延伸速度(%/min)並未特別限制,但以200%/min以上為較佳,300%/min以上為更佳,400%/min以上為進一步較佳。在此,最大延伸速度係指當使用3根以上的周速不同的輥並分為2階段以上的階段而進行PVA薄膜之延伸處理時,該階段之中最快的延伸速度。此外,當不將PVA薄膜之延伸處理分為2階段以上而以1階段進行時,該階段中的延伸速度成為最大延伸速度。又,延伸速度係指每單位時間因延伸而增加之PVA薄膜之長度相對於延伸前的PVA薄膜之長度之增加量。例如:延伸速度100%/min係使PVA薄膜以1分鐘從延伸前的長度變形為2倍的長度時的速度。最大延伸速度變得愈大,愈能以高速進行PVA薄膜之延伸處理(單軸延伸),其結果為偏光薄膜之生產性提升,因此較佳。另一方面,若最大延伸速度變得過大,則在PVA薄膜之延伸處理(單軸延伸)中有對於PVA薄膜局部地施加過大的張力之情形,變得容易發生延伸斷裂。從這樣的觀點來看,最大延伸速度係以不大於900%/min為較佳。
(固定處理)
在偏光薄膜之製造時,係以為了使二色性色素吸附至PVA薄膜之吸附堅固而進行固定處理為較佳。固定處理可藉由使用包含硼酸、硼砂等含有硼之化合物之1種或2種以上的溶液(理想為水溶液)作為固定處理液,使PVA薄膜(理想為延伸處理後的PVA薄膜)浸漬於固定處理液而進行。又,亦可因應需要而使固定處理液含有含有碘之化合物和金屬化合物。固定處理液中的含有硼之化合物之濃度係以2質量%以上為較佳,3質量%以上為更佳。固定處理液中的含有硼之化合物之濃度係以15質量%以下為較佳,10質量%以下為更佳。固定處理液之溫度係以15℃以上為較佳,25℃以上為更佳。固定處理液之溫度係以60℃以下為較佳,40℃以下為更佳。
(染色處理後的洗淨處理)
對於染色處理後(較佳為延伸處理後)的PVA薄膜進行洗淨處理為較佳。洗淨處理係以藉由使PVA薄膜浸漬於洗淨處理液而進行為較佳,但亦可藉由對於PVA薄膜吹洗淨處理液而進行。作為洗淨處理液,例如可使用水。水並未限定於純水,例如亦可包含碘化鉀等含有碘之化合物。此外,洗淨處理液亦可包含含有硼之化合物,但此時,含有硼之化合物之濃度係以2.0質量%以下為較佳。
洗淨處理液之溫度係以5~40℃的範圍內為較佳。藉由溫度為5℃以上而可抑制水分之凍結所致之PVA薄膜之斷裂。又,藉由溫度為40℃以下,所得之偏光薄膜之光學特性提升。洗淨處理液之溫度係以7℃以上為更佳,10℃以上為進一步較佳。又,洗淨處理液之溫度係以38℃以下為更佳,35℃以下為進一步較佳。
作為製造偏光薄膜時的具體方法,可列舉:對於PVA薄膜施加染色處理、延伸處理、以及交聯處理及/或固定處理之方法。作為較佳的一例,可列舉:對於PVA薄膜依序施加膨潤處理、染色處理、交聯處理、延伸處理(尤其單軸延伸處理)、洗淨處理之方法。又,延伸處理可在比上述更之前的任一處理步驟進行,亦可在2段以上的多段進行。
藉由對於經過如上述的各處理後的PVA薄膜進行乾燥處理,可得到偏光薄膜。乾燥處理之方法並無特別限制,例如可列舉:使薄膜接觸加熱輥之接觸式的方法、在熱風乾燥機中乾燥之方法、使薄膜一邊漂浮一邊藉由熱風而乾燥之漂浮式的方法等。
<偏光板>
如以上所得之偏光薄膜係以在其兩面或單面貼合光學上透明且具有機械強度之保護薄膜而作成偏光板來使用為較佳。作為保護薄膜,可使用:三乙酸纖維素(TAC)薄膜、環烯烴聚合物(COP)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,作為用來貼合之接著劑,可列舉PVA系接著劑和胺基甲酸酯系接著劑等,但以PVA系接著劑為較佳。
如上述所得之偏光板可將丙烯酸系等黏著劑積層後,貼合於玻璃基板而使用作為LCD之零件。亦可同時與相位差薄膜和視角提升薄膜、亮度提升薄膜等貼合。
[實施例]
以下藉由實施例等而具體說明本發明,但本發明並未因以下的實施例而受到任何限定。
(1)PVA薄膜之XPS測定
(1-1)鈉元素佔全元素之比例(Na1S及Na2S)之測定
將以下的實施例或比較例所得之PVA薄膜裁切為5mm×5mm之尺寸,介隔導電性雙面膠,設置於XPS測定裝置之測定台座。然後,在下述測定條件下分別XPS測定PVA薄膜之第1表面及第2表面(與PVA薄膜之厚度方向垂直的2個表面),得到XPS光譜。
(XPS測定條件)
測定裝置:Ohi Quantera SXM(ULVAX-PHI. INC.)
解析軟體:Multi Pack ver9.0(ULVAX-PHI. INC.)
X光源:單色化Al Kα(1486.6eV)
X光束徑:100μmφ(25W、15kV)
測定範圍:100μm×300μm
訊號之捕獲角:45°
電荷中和條件:中和電子槍、Ar+離子槍
真空度:1×10
-6Pa
測定元素(使用於定量之激發的內殻原子之波峰):B(1s)、C(1s)、N(1s)、O(1s)、Na(1s)、Si(2p)、P(2p)、S(2p)
利用上述的解析軟體解析所得之XPS光譜,求出PVA薄膜之第1表面及第2表面中的鈉元素佔全元素之比例(Na1S及Na2S)。在此S係表示surface(表面)之首字母。
(1-2)鈉元素佔全元素之比例(Na1B及Na2B)之測定
將以下的實施例或比較例所得之PVA薄膜裁切為5mm×5mm之尺寸,在上述的XPS測定裝置內,分別在下述的條件下將PVA薄膜之第1表面及第2表面(與PVA薄膜之厚度方向垂直的2個表面)朝PVA薄膜之厚度方向蝕刻至0.01μm深度。然後,將PVA薄膜之與第1表面或第2表面距離0.01μm深度之面分別在與上述同樣的條件下進行XPS測定及解析,求出與第1表面或第2表面距離0.01μm深度之面中的鈉元素佔全元素之比例(Na1B及Na2B)。
(蝕刻處理條件)
處理條件:加速電壓10kV
試料電流:20mA
掃描範圍:0.5mm×2.0mm
蝕刻速率:20nm/min
蝕刻材料:C60(巴克明斯特富勒烯)
(2)PVA薄膜之從支撐體剝離之剝離性評價
以目視觀察在以下的實施例或比較例中,在將PVA薄膜製膜時,PVA薄膜之從支撐體剝離之剝離狀態,利用以下的基準進行評價。
剝離性評價基準:
A:剝離位置水平於PVA薄膜之寬度方向,未在PVA薄膜之表面產生皺紋、延伸。
B:剝離位置水平於PVA薄膜之寬度方向,但在PVA薄膜之表面產生皺紋、延伸。
C:剝離位置朝PVA薄膜之寬度方向起伏,在PVA薄膜之表面產生皺紋、延伸。
(3)偏光薄膜之光學不均評價
以目視觀察以下的實施例或比較例所得之偏光薄膜之光學不均,利用以下的基準進行評價。
A:光學不均幾乎不顯眼。
B:可見到光學不均。
C:光學不均看起來很大。
<實施例1>
使用PVA(皂化度99.9莫耳%、聚合度2400)100質量份、作為塑化劑之甘油12質量份、作為界面活性劑之聚氧伸乙基月桂醚硫酸鈉(平均分子量:430)0.08質量份、月桂酸二乙醇醯胺0.16質量份、及水217.6質量份而利用熔融擠製機熔融混合以製備製膜原液(揮發分率66質量%)。其次,將該製膜原液從T模膜狀地吐出至支撐體(表面溫度80℃)上,在支撐體上形成液狀被膜。將製膜原液流延於支撐體,將PVA薄膜從支撐體剝離後,以PVA薄膜之一面與另一面交互接觸各乾燥輥的方式,在第1乾燥輥至即將熱處理輥之前的最終乾燥輥(第19乾燥輥)之間進一步乾燥後,從最終乾燥輥剝離。此時,第1乾燥輥至最終乾燥輥之各乾燥輥之表面溫度係設為75℃。進一步從最終乾燥輥剝離PVA薄膜,以PVA薄膜之一面與另一面交互接觸各熱處理輥的方式進行熱處理。此時,熱處理係使用2根熱處理輥而進行,藉由熱處理輥之表面溫度皆設為90℃,得到PVA薄膜(厚度60μm、寬度1200mm)。
對於所得之PVA薄膜進行XPS測定,其結果為PVA薄膜之第1表面之Na1S為0.7莫耳%、Na1B為0.2莫耳%。又,PVA薄膜之第2表面之Na2S為0.6莫耳%、Na2B為0.1莫耳%。此外,PVA薄膜之第1表面係製膜原液接觸支撐體之面。又,PVA薄膜之第2表面係製膜原液未接觸支撐體之面(自由面)。
將所得之PVA薄膜切割為寬度650mm,對於該薄膜依序進行膨潤處理、染色處理、交聯處理、延伸處理、洗淨處理、乾燥處理而連續製造偏光薄膜。膨潤處理係一邊浸漬於25℃的純水(膨潤處理液)一邊朝長度方向單軸延伸2.00倍而進行。染色處理係一邊浸漬於溫度32℃的碘化鉀/碘染色液(染色處理液)(碘化鉀/碘(質量比)23、碘濃度0.03~0.05質量%)一邊朝長度方向單軸延伸1.26倍而進行。該染色處理係以延伸處理中的在單軸延伸後得到之偏光薄膜之單體穿透率成為43.5%±0.2%的範圍的方式,將染色處理液中的碘濃度調整在0.03~0.05質量%的範圍內。交聯處理係一邊浸漬於32℃的硼酸水溶液(交聯處理液)(硼酸濃度2.6質量%)一邊朝長度方向單軸延伸1.19倍而進行。延伸處理係一邊浸漬於55℃的硼酸/碘化鉀水溶液(延伸處理液)(硼酸濃度2.8質量%、碘化鉀濃度5質量%)一邊朝長度方向單軸延伸2.00倍而進行。該延伸處理中的單軸延伸之最大延伸速度係400%/min。洗淨處理係藉由未延伸地浸漬於22℃的碘化鉀/硼酸水溶液(洗淨處理液)(碘化鉀濃度3~6質量%、硼酸濃度1.5質量%)12秒鐘而進行。乾燥處理係藉由未延伸地在80℃下熱風乾燥1.5分鐘而進行,得到偏光薄膜。此時,PVA薄膜之從支撐體剝離之剝離性評價為「A」,偏光薄膜之光學不均評價為「A」。將以上的結果示於表1。
<實施例2>
除了將PVA之種類變更為皂化度99.0莫耳%、聚合度2400之PVA,將第1乾燥輥至最終乾燥輥之各乾燥輥之表面溫度設為70℃,將熱處理輥之表面溫度設為85℃以外,與實施例1同樣地進行PVA薄膜及偏光薄膜之製造及評價。將結果示於表1。
<實施例3>
除了將PVA之種類變更為皂化度99.9莫耳%、聚合度4100之PVA,將第1乾燥輥至最終乾燥輥之各乾燥輥之表面溫度設為85℃,將熱處理輥之表面溫度設為97℃,將PVA薄膜之厚度變更為30μm以外,與實施例1同樣地進行PVA薄膜及偏光薄膜之製造及評價。將結果示於表1。
<比較例1>
除了未使用界面活性劑的聚氧伸乙基月桂醚硫酸鈉以外,與實施例1同樣地進行PVA薄膜及偏光薄膜之製造及評價。將結果示於表1。
<比較例2>
除了將界面活性劑的聚氧伸乙基月桂醚硫酸鈉之添加量變更為0.45質量份以外,與實施例1同樣地進行PVA薄膜及偏光薄膜之製造及評價。將結果示於表1。
[表1]
PVA | PVA薄膜 製造條件 | PVA薄膜 | PVA薄膜 評價 | 偏光薄膜 評價 | ||||||||||
皂化度 (莫耳%) | 聚合度 | 各乾燥輥之表面 溫度 (℃) | 熱處理輥 溫度 (℃) | 塑化劑量 (質量% /PVA) | 硫酸鈉型 界面活性劑 之含量 (質量%/PVA) | 其它 界面活性劑 ※之含量 (質量%/PVA) | 厚度 (μm) | 鈉元素的 全元素所佔之比例(莫耳%) | 剝離性 | 光學不均 | ||||
Na1S | Na1B | Na2S | Na2B | |||||||||||
實施例1 | 99.9 | 2400 | 75 | 90 | 12 | 0.08 | 0.16 | 60 | 0.7 | 0.2 | 0.6 | 0.1 | A | A |
實施例2 | 99.0 | 2400 | 70 | 85 | 12 | 0.08 | 0.16 | 60 | 0.3 | 0 | 0.6 | 0 | A | A |
實施例3 | 99.9 | 4100 | 85 | 97 | 12 | 0.08 | 0.16 | 30 | 1.3 | 0.2 | 1.1 | 0.2 | A | A |
比較例1 | 99.9 | 2400 | 75 | 90 | 12 | 0 | 0.16 | 60 | 0 | 0 | 0 | 0 | C | B |
比較例2 | 99.9 | 2400 | 75 | 90 | 12 | 0.45 | 0.16 | 60 | 2.4 | 0.8 | 2.3 | 0.8 | A | C |
※使用月桂酸二乙醇醯胺作為其它界面活性劑。 |
從上述的結果,本發明之PVA薄膜可不使用含有氟系之界面活性劑並利用少量的界面活性劑而製造從支撐體剝離之剝離性良好且光學不均少的偏光薄膜。
1:PVA薄膜
2:PVA薄膜之厚度方向
3:第1表面
4:第2表面
圖1係本發明之PVA薄膜之立體圖。
圖2係從厚度方向看本發明之PVA薄膜之圖。
無。
Claims (8)
- 一種聚乙烯醇薄膜,其係非水溶性的聚乙烯醇薄膜,其中 將與該聚乙烯醇薄膜之厚度方向垂直的2個表面之一設為第1表面時, 藉由X光光電子光譜法分析該第1表面所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na1S)為0.3~1.5莫耳%, 藉由X光光電子光譜法分析與該第1表面距離0.01μm深度之面所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na1B)為0.3莫耳%以下。
- 如請求項1之聚乙烯醇薄膜,其中 將與該聚乙烯醇薄膜之厚度方向垂直的2個表面之中與該第1表面對向之表面設為第2表面時, 藉由X光光電子光譜法分析該第2表面所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na2S)為0.3~1.5莫耳%, 藉由X光光電子光譜法分析與該第2表面距離0.01μm深度之面所求出之鈉元素佔全元素之比例(Na2B)為0.3莫耳%以下。
- 如請求項1或2之聚乙烯醇薄膜,其含有硫酸鈉型界面活性劑或磺酸鈉型界面活性劑, 該鈉元素為源自該硫酸鈉型界面活性劑或該磺酸鈉型界面活性劑者。
- 如請求項3之聚乙烯醇薄膜,其中該硫酸鈉型界面活性劑或該磺酸鈉型界面活性劑為選自包含烷基硫酸鈉、聚氧伸乙基烷基醚硫酸鈉、聚氧伸丙基烷基醚硫酸鈉、聚氧伸乙基烷基苯基醚硫酸鈉、烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉、十二基二苯基醚二磺酸二鈉、烷基萘磺酸鈉、烷基磺基琥珀酸二鈉及聚氧伸乙基烷基磺基琥珀酸二鈉之群組的至少1種。
- 如請求項3或4之聚乙烯醇薄膜,其中該硫酸鈉型界面活性劑或該磺酸鈉型界面活性劑之分子量為200~10,000,該硫酸鈉型界面活性劑或該磺酸鈉型界面活性劑之含量係相對於該聚乙烯醇薄膜所包含之聚乙烯醇100質量份而言為0.02~0.4質量份。
- 如請求項1至5中任一項之聚乙烯醇薄膜,其係光學用薄膜製造用薄膜。
- 如請求項6之聚乙烯醇薄膜,其中該光學薄膜為偏光薄膜。
- 一種偏光薄膜之製造方法,其使用如請求項1至7中任一項之聚乙烯醇薄膜而製造偏光薄膜。
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