WO2012132984A1 - ポリビニルアルコール系重合体フィルムおよびその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a polyvinyl alcohol polymer film, a production method thereof, and a polarizing film produced from the film. More specifically, the present invention has a high limit draw ratio, and even when stretched at a high ratio, the film is not easily broken, and without causing interruption of the stretching work due to the film breakage, etc.
- the present invention relates to a polyvinyl alcohol polymer film capable of producing a stretched film having excellent optical performance with high yield and high productivity, a production method thereof, and a polarizing film produced from the film.
- a polarizing plate having a light transmission and shielding function is an important component of a liquid crystal display (LCD) together with a liquid crystal having a light switching function.
- LCD liquid crystal display
- the field of application of this liquid crystal display device is the measurement used in small devices such as calculators and wristwatches in the early days of development, notebook computers, liquid crystal monitors, liquid crystal color projectors, liquid crystal televisions, in-vehicle navigation systems, mobile phones, and indoors and outdoors. It has been extended to a wide range of devices, especially for LCD monitors and LCD TVs.
- a polarizing plate is obtained by uniaxially stretching a polyvinyl alcohol polymer film and then dyeing with iodine or a dichroic dye.
- a polarizing film is produced by a method of performing a fixing treatment simultaneously with dyeing in any one of the above methods, and a polarizing film obtained thereby has a cellulose triacetate film or an acetic acid / butyric acid cellulose film on one or both sides. It is manufactured by attaching a protective film.
- a polyvinyl alcohol polymer film having a thickness of about 75 ⁇ m has been used, but in recent years, a thinner polyvinyl alcohol polymer film having a thickness of less than 70 ⁇ m has been demanded.
- the polyvinyl alcohol polymer film becomes thinner there is a problem that breakage is likely to occur when stretched at a high magnification. From this point, the limit stretch ratio is high, and even if thin, the high magnification without causing breakage.
- Patent Document 1 When producing a polyvinyl alcohol polymer film using a drum film forming machine for the purpose of obtaining a suitable polyvinyl alcohol polymer film, [winding speed of the obtained polyvinyl alcohol polymer film] / [ Method of setting the speed of the drum located at the uppermost stream to which the film-forming raw material is supplied to 0.8 to 1.3 (Patent Document 2); (3) Polyvinyl alcohol that can be stretched at a high magnification In the drying process when producing a polyvinyl alcohol-based polymer film using a drum film forming machine for the purpose of obtaining a rubber-based polymer film, a process at the time when the volatile fraction of the film becomes 10% by weight or less A method of making the speed ratio (Rf / Rc) between the speed Rc and the final winding speed Rf 0.9 to 1.1 (Patent Document 3) is known.
- the drying is located in a step where the volatile content of the polyvinyl alcohol film is 10% or less.
- the speed ratio (Rf / Rc) between the roll speed (Rc) and the winding speed (Rf) is controlled to 0.9 to 1.1, and temperature fluctuations in the drying process are reduced, for example, in the MD direction.
- a method for producing a polyvinyl alcohol film having a ratio (S M / S T ) of the elongation (S M ) to the tensile elongation (S T ) in the TD direction of 0.7 to 1.3 Patent Document 4; (5)
- the most upstream side The speed ratio of the speed V1 of the drum positioned on the most upstream side and the speed V2 of the drum positioned in the process where the volatile content of the polyvinyl alcohol film is less than 10% by weight for the first time while peeling the polyvinyl alcohol film from the positioned drum
- a method of making V2 / V1 1.0 to 1.3 is known.
- a polyvinyl alcohol polymer film comprising a specific skin layer / core layer / skin layer which can be uniformly uniaxially stretched and gives a stretched film free from fine cracks and voids when stretched.
- a stock solution containing a polyvinyl alcohol polymer and having a volatile content of 50 to 90% by mass is heated by a first drying roll, and at the same time hot air is applied to the surface of the polyvinyl alcohol polymer film not in contact with the first drying roll under predetermined conditions.
- the volatile content rate reaches 15 to 30% by mass, the polyvinyl alcohol polymer film is peeled off from the first drying roll and brought into contact with the second drying roll and dried.
- the first drying roll A method of making the ratio (S 2 / S 1 ) of the peripheral speed (S 1 ) of the second roll and the peripheral speed (S 2 ) of the second drying roll 1.000 to 1.100 is known .
- Patent Documents 1 to 6 described above when a polyvinyl alcohol polymer film, particularly a polyvinyl alcohol polymer film having a thin film thickness, is uniaxially stretched at a high magnification, the film does not break. However, there is no disclosure of this measure, particularly a measure for further improving the limit draw ratio of the film.
- the purpose of the present invention is that the limiting stretch ratio is high and can be stretched at a high magnification without causing breakage, and thereby a stretched film such as a polarizing film having optical performance equal to or higher than that of a conventional product can It is an object to provide a polyvinyl alcohol polymer film that can be manufactured with high productivity, high yield, low cost, and high productivity.
- the object of the present invention is to have a high limit draw ratio even if it is thinner than the polyvinyl alcohol polymer film conventionally used in the production of polarizing films, and to cause breakage when stretched at a high ratio.
- the film can be smoothly uniaxially stretched to make a stretched film thinner than before, and the polarizing film can be produced with higher productivity by further reducing the drying time when producing the polarizing film. It is to provide a polyvinyl alcohol polymer film. Furthermore, the objective of this invention is providing the method which can manufacture the polyvinyl alcohol-type polymer film which has the above-mentioned outstanding characteristic smoothly and continuously with high productivity. Moreover, the objective of this invention is providing the polarizing film which consists of the said polyvinyl alcohol-type polymer film.
- the value and width obtained by averaging the birefringence in the machine flow direction (length direction) of the polyvinyl alcohol polymer film in the thickness direction of the film A value obtained by averaging the birefringence in the width direction of the polyvinyl alcohol polymer film in the thickness direction of the film while satisfying a specific relationship with the value obtained by averaging the birefringence in the direction in the thickness direction of the film.
- the limit stretching ratio of the film becomes high, and even if the film is stretched at a high magnification, the film is hardly broken, and a stretched film such as a polarizing film having excellent optical performance such as polarizing performance is stretched.
- the value which averaged the birefringence of the machine flow direction of a polyvinyl alcohol-type polymer film to the thickness direction of a film was made into the specific numerical value range, it discovered that the limit draw ratio of a film improved further.
- the value obtained by averaging the birefringence in the machine flow direction of the polyvinyl alcohol polymer film in the film thickness direction and the value obtained by averaging the birefringence in the width direction in the film thickness direction satisfy a specific relationship.
- the above-mentioned polyvinyl alcohol polymer film in which the value obtained by averaging the birefringence in the width direction in the thickness direction of the film is in a specific range has been conventionally used for the production of a polarizing film. Even with a thickness of about 30 to 65 ⁇ m, which is thinner than the thickness of the polyvinyl alcohol polymer film, it has a high limit draw ratio, so it can be smoothly uniaxially stretched at a high ratio without causing breakage. It has been found that it is possible to further reduce the thickness of the polarizing film during production, and further shorten the drying time when producing the polarizing film. .
- the inventors of the present invention have the above-described polyvinyl alcohol-based polymer film having a high limit draw ratio on the first drying roll of the film-forming apparatus including a plurality of drying rolls. After being discharged, the film is sequentially dried with the plurality of drying rolls to form a film. At that time, the volatile fraction of the polyvinyl alcohol-based polymer film with respect to the peripheral speed of the first drying roll is 13% by mass.
- the ratio of the peripheral speed of the drying roll is set to a specific numerical range, and the ratio of the peripheral speed of the final drying roll to the peripheral speed of the drying roll when the volatile content of the polyvinyl alcohol polymer film becomes 13% by mass is specified. It was found that by making the numerical range and the ratio of the peripheral speed of the final drying roll to the peripheral speed of the first drying roll a specific numerical range, it can be manufactured smoothly and continuously with high productivity.
- the present inventors are the volatile content rate of the polyvinyl alcohol-type polymer film when peeling from a 1st drying roll.
- the roll surface temperature of each drying roll is preferably 65 ° C. or higher
- the volatile fraction of the film-forming stock solution containing the polyvinyl alcohol polymer is 60 to 75.
- a value obtained by averaging the refractive index in the thickness direction of the film and a value obtained by averaging the birefringence in the width direction in the thickness direction of the film satisfy a specific relationship, and the double bending in the width direction.
- the average value in the thickness direction of the film is within a predetermined numerical range, and it has been found that a polyvinyl alcohol polymer film with a high limit draw ratio can be produced smoothly and with good productivity, and further investigation based on these findings The present invention was completed again.
- the present invention (1) A polyvinyl alcohol polymer film characterized by satisfying the following formulas (I) and (II).
- ⁇ n (MD) Ave ⁇ 0.1 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ ⁇ n (TD) Ave ⁇ ⁇ n (MD) Ave + 0.25 ⁇ 10 ⁇ 3 (I) ⁇ n (TD) Ave ⁇ 2.5 ⁇ 10 ⁇ 3 (II)
- ⁇ n (MD) Ave represents a value obtained by averaging the birefringence in the machine flow direction of the polyvinyl alcohol polymer film in the thickness direction of the film
- ⁇ n (TD) Ave represents the polyvinyl alcohol type.
- the present invention provides (4) A method for producing a polyvinyl alcohol polymer film, (A) Using a film-forming apparatus provided with a plurality of drying rolls whose rotation axes are parallel to each other, a film-forming stock solution containing a polyvinyl alcohol polymer is discharged into a film on the first drying roll of the film-forming apparatus.
- the polyvinyl alcohol polymer film of the present invention has a high limit stretch ratio, even when uniaxially stretched at a high ratio when producing a stretched film, the film is not easily broken, thereby polarizing the film.
- a stretched film such as a polarizing film having excellent optical performance such as performance can be produced with high yield, low cost and high productivity without interrupting the stretching operation.
- the polyvinyl alcohol polymer film of the present invention has a thickness of about 30 to 65 ⁇ m, which is thinner than the polyvinyl alcohol polymer film conventionally used for producing a polarizing film or the like.
- the film can be stretched at a higher magnification than the conventional one, and thereby the amount of the polarizing film obtained from the polyvinyl alcohol polymer film can be increased more than before.
- the polyvinyl alcohol polymer film of the present invention having the above-described excellent characteristics can be produced smoothly and continuously with high productivity.
- FIG. 1 is a schematic view showing a sample collection method when measuring ⁇ n (MD) Ave of a polyvinyl alcohol polymer film.
- FIG. 2 is a schematic view showing a method of collecting a sample when measuring ⁇ n (TD) Ave of a polyvinyl alcohol polymer film.
- the present invention is described in detail below.
- a transparent film manufactured using a transparent polymer such as a polyvinyl alcohol polymer
- the polymer chain is oriented in the flow direction (machine flow direction: length direction) due to plastic deformation or strain due to shear stress.
- the polarization directions of the atomic groups constituting the are aligned macroscopically, thereby causing birefringence specific to the polymer (Non-patent Document 1).
- the birefringence [ ⁇ n (MD)] in the machine flow direction of the polyvinyl alcohol polymer film is obtained from the following formula [i]
- the birefringence [ ⁇ n (TD)] in the width direction is obtained from the following formula [ii] ].
- nMD nMD ⁇ nz [i]
- TD nTD ⁇ nz [ii]
- nMD the refractive index in the machine flow direction (length direction) of the film
- nTD the refractive index in the width direction of the film
- nz the refractive index in the thickness direction of the film.
- polyvinyl alcohol polymer films including the polyvinyl alcohol polymer films described in Patent Documents 1 to 6 described above generally have a “birefringence index in the machine flow direction [ ⁇ n (MD)]”>
- the relationship of “birefringence index [ ⁇ n (TD)]” in the width direction, that is, the birefringence index [ ⁇ n (MD)] in the machine flow direction is larger than the birefringence index [ ⁇ n (TD)] in the width direction.
- the polyvinyl alcohol polymer film of the present invention is different from conventional polyvinyl alcohol polymer films in that the following formulas (I) and (II) are satisfied.
- ⁇ n (MD) Ave ⁇ 0.1 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ ⁇ n (TD) Ave ⁇ ⁇ n (MD) Ave + 0.25 ⁇ 10 ⁇ 3 (I) ⁇ n (TD) Ave ⁇ 2.5 ⁇ 10 ⁇ 3 (II)
- ⁇ n (MD) Ave represents a value obtained by averaging the birefringence in the machine flow direction of the polyvinyl alcohol polymer film in the thickness direction of the film
- ⁇ n (TD) Ave represents the polyvinyl alcohol type. The value obtained by averaging the birefringence in the width direction of the polymer film in the thickness direction of the film is shown.
- polyvinyl alcohol in the polyvinyl alcohol polymer film of the present invention (hereinafter, “polyvinyl alcohol” may be referred to as “PVA”)
- PVA the machine flow direction of the PVA polymer film (PVA) ( ⁇ n (MD), which is a value obtained by averaging the birefringence of the polymer film in the thickness direction of the film) in the line direction when continuously forming the polymer film (hereinafter sometimes referred to as “length direction (MD)”).
- MD machine flow direction of the PVA polymer film
- the PVA polymer film of the present invention is characterized by satisfying the above formula (II) together with the formula (I).
- the PVA-based polymer film of the present invention satisfies the above formulas (I) and (II), and thus has a high limit draw ratio even when the film thickness is thinner than the conventional one. Even when uniaxially stretched at a high magnification during the production of stretched films such as films, the film is less likely to break, and it has excellent optical performance such as polarization performance without causing interruption of the stretching work accompanying the breakage of the film. A stretched film can be produced with high yield and high productivity.
- the limit stretching ratio of the PVA polymer film becomes low, and the film tends to be ruptured when uniaxially stretched at a high magnification, particularly when the film is thin. easy.
- the PVA polymer film of the present invention preferably satisfies the following formula (I ′), more preferably satisfies the following formula (I ′′), and the following formula (I ′ ′′) It is more preferable to satisfy.
- ⁇ n (TD) Ave is preferably in the range of 1.5 ⁇ 10 ⁇ 3 to 2.2 ⁇ 10 ⁇ 3 , and 1.6 ⁇ 10 ⁇ 3 to 2 More preferably, it is in the range of 0.0 ⁇ 10 ⁇ 3 .
- the PVA polymer film of the present invention preferably further satisfies the following formula (III).
- formula (III) 1.3 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ ⁇ n (MD) Ave ⁇ 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 (III)
- the limit stretching ratio of the PVA polymer film is further increased, and the PVA polymer film is lengthwise (MD ) Can be easily stretched at a high magnification, and a stretched film having excellent optical performance can be obtained more easily.
- ⁇ n (MD) Ave is more preferably in the range of 1.4 ⁇ 10 ⁇ 3 to 1.95 ⁇ 10 ⁇ 3 , and 1.5 ⁇ 10 ⁇ 3 to 1. More preferably, it is in the range of 9 ⁇ 10 ⁇ 3 .
- ⁇ n (MD) Ave and / or ⁇ n (TD) Ave often fluctuate in the width direction (TD) of the film, and in particular, ⁇ n (MD Ave tends to be high, but at least the center of the PVA polymer film in the width direction (TD) should satisfy the formulas (I) and (II), preferably satisfy the formulas (I) to (III).
- the formulas (I) and (II) are preferably applied to the entire region of 80% or more of the width direction (TD) centering on the center portion in the width direction (TD) of the PVA polymer film, preferably the formula (I) to It is preferable to satisfy (III). Both ends in the width direction (TD) of the PVA polymer film not satisfying the formulas (I) and (II) are removed by cutting before the PVA polymer film is stretched in the length direction (MD). Take).
- ⁇ n (MD) Ave of the PVA polymer film [value obtained by averaging the birefringence in the length direction (MD) of the PVA polymer film in the thickness direction of the film] and “ ⁇ n (TD) Ave ”
- the [value obtained by averaging the birefringence in the width direction (TD) of the PVA polymer film in the thickness direction of the film] can be measured by the following method.
- ⁇ 1 ⁇ n (MD) Ave measurement method: (Here, a method for measuring ⁇ n (MD) Ave at the center in the width direction (TD) of the PVA polymer film is exemplified.)
- MD ⁇ TD 2 mm ⁇ 10 mm from the center in the width direction (TD) of the film Is cut out, sandwiched on both sides with a 100 ⁇ m thick PET film, and further sandwiched between wooden frames and attached to a microtome apparatus.
- an average value of retardation is adopted with a line width of 300 pixels.
- V The value of retardation distribution in the thickness direction of the film obtained above is divided by the thickness measured with a microscope to obtain a birefringence ⁇ n (MD) distribution in the thickness direction of the film, and the thickness direction of the film is determined. The average value of the birefringence ⁇ n (MD) distribution is taken. The average value of the birefringence ⁇ n (MD) distribution in the thickness direction of each film obtained for the five slice pieces is further averaged to obtain “ ⁇ n (MD) Ave ”.
- ⁇ n (TD) Ave measurement method (Here, a method of measuring ⁇ n (TD) Ave at the center in the width direction (TD) of the PVA polymer film is exemplified.)
- MD ⁇ TD 10 mm ⁇ 2 mm from the center in the width direction (TD) of the film Is cut out, sandwiched on both sides with a 100 ⁇ m thick PET film, and further sandwiched between wooden frames and attached to a microtome apparatus.
- the strips collected in the above are parallel to the width direction (TD) of the strips at intervals of 10 ⁇ m.
- an average value of retardation is adopted with a line width of 300 pixels.
- V The value of retardation distribution in the thickness direction of the film obtained above is divided by the thickness measured with a microscope to obtain the birefringence ⁇ n (TD) distribution in the thickness direction of the film, and the thickness direction of the film is determined. The average value of the birefringence ⁇ n (TD) distribution is taken. The average value of the birefringence ⁇ n (TD) distribution in the thickness direction of each film obtained for the five slice pieces is further averaged to obtain “ ⁇ n (TD) Ave ”.
- the thickness of the PVA polymer film of the present invention can be in the range of 5 to 150 ⁇ m, but is preferably 30 to 65 ⁇ m when used as a raw material for a polarizing film. Since the PVA polymer film of the present invention has a high limit drawing ratio, the film thickness is thinner than that of a PVA polymer film having a thickness of about 75 ⁇ m, which has been often used as a raw material for a polarizing film. When the thickness is from 30 to 65 ⁇ m, the film can be stretched at a high magnification without causing breakage of the film, whereby a stretched film having optical properties such as polarization performance equal to or higher than that of a conventional product can be smoothly obtained with a high yield.
- the thickness of the stretched film can be further reduced as compared with the conventional method.
- the drying time at the time of manufacturing a film can be shortened, and the manufacturing speed of a polarizing film can be improved.
- the thickness of the PVA polymer film is too thick, drying is difficult to be performed quickly when the polarizing film is produced.
- the thickness of the PVA polymer film is too thin, the uniaxial for producing the polarizing film. The film is easily broken during stretching.
- the width of the PVA polymer film of the present invention is not particularly limited. However, since liquid crystal televisions and monitors have recently become larger, the width is preferably 2 m or more so that they can be used effectively. It is more preferably 3 m or more, and further preferably 4 m or more. Moreover, when manufacturing a polarizing plate with a realistic production machine, if the width of the film is too large, uniform uniaxial stretching may be difficult. Therefore, the width of the PVA polymer film may be 8 m or less. preferable.
- the mass swelling degree of the PVA polymer film of the present invention is preferably 180 to 250%, more preferably 185 to 240%, still more preferably 190 to 230%. If the mass swelling degree of the PVA polymer film is too low, it tends to be difficult to stretch and it becomes difficult to produce a stretched film having excellent optical performance. On the other hand, if the mass swelling degree is too high, Process passability may deteriorate, or a highly durable polarizing film may not be obtained.
- the mass swelling degree here is a value obtained by dividing the mass when the PVA polymer film is immersed in distilled water at 30 ° C. for 30 minutes by the mass after drying at 105 ° C. for 16 hours after the immersion. It can be measured by the method described in the following examples.
- the PVA polymer for forming the PVA polymer film of the present invention for example, PVA obtained by saponifying polyvinyl ester obtained by polymerizing vinyl ester, and a comonomer is graft copolymerized on the main chain of PVA.
- Modified PVA polymer modified PVA polymer produced by saponification of modified polyvinyl ester copolymerized with vinyl ester and comonomer, some of hydroxyl groups of unmodified PVA or modified PVA polymer are formalin, butyraldehyde And so-called polyvinyl acetal resins crosslinked with aldehydes such as benzaldehyde.
- the PVA polymer forming the PVA polymer film of the present invention is a modified PVA polymer
- the amount of modification in the PVA polymer is preferably 15 mol% or less, preferably 5 mol% or less. It is more preferable.
- vinyl ester used in the production of the PVA polymer examples include vinyl acetate, vinyl formate, vinyl laurate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl pivalate, vinyl versatate, vinyl stearate, and benzoic acid. Vinyl etc. can be mentioned. These vinyl esters can be used alone or in combination. Of these vinyl esters, vinyl acetate is preferred from the viewpoint of productivity.
- Examples of the comonomer described above include olefins having 2 to 30 carbon atoms such as ethylene, propylene, 1-butene and isobutene (such as ⁇ -olefin); acrylic acid or a salt thereof; methyl acrylate, ethyl acrylate, Acrylic esters such as n-propyl acrylate, i-propyl acrylate, n-butyl acrylate, i-butyl acrylate, t-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, dodecyl acrylate, octadecyl acrylate ( For example, an acrylic ester having 1 to 18 carbon atoms of acrylic acid); methacrylic acid or a salt thereof; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, i-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, i-methacryl
- the average degree of polymerization of the PVA polymer forming the PVA polymer film of the present invention is preferably 1000 or more, more preferably 1500 or more, and more preferably 2000 or more, from the viewpoint of the polarizing performance and durability of the obtained polarizing film. Further preferred.
- the upper limit of the average degree of polymerization of the PVA polymer is preferably 8000 or less, particularly preferably 6000 or less, from the viewpoint of ease of production of a homogeneous PVA polymer film and stretchability.
- the “average degree of polymerization” of the PVA polymer in the present specification refers to the average degree of polymerization measured according to JIS K6726-1994, and is 30 ° C. after re-saponifying and purifying the PVA polymer. It is obtained from the intrinsic viscosity measured in water.
- the saponification degree of the PVA polymer forming the PVA polymer film of the present invention is preferably 95.0 mol% or more, and 98.0 mol% or more from the viewpoint of the polarizing performance and durability of the obtained polarizing film. Is more preferably 99.0 mol% or more, most preferably 99.3 mol% or more.
- the “degree of saponification” of the PVA polymer in the present specification refers to the total number of moles of structural units (typically vinyl ester units) and vinyl alcohol units that can be converted into vinyl alcohol units by saponification. The percentage of the number of moles of the vinyl alcohol unit (mol%).
- the degree of saponification of the PVA polymer can be measured according to the description of JIS K6726-1994.
- the production method of the PVA polymer film of the present invention is not particularly limited, and any method may be used as long as it can produce a PVA polymer film satisfying the above-described formulas (I) and (II).
- the PVA polymer film of the present invention is (A) A part in which a film forming apparatus including a plurality of drying rolls whose rotation axes are parallel to each other is used, and a film forming stock solution containing a PVA polymer is discharged into a film on the first drying roll of the film forming apparatus.
- the film-forming stock solution containing the PVA polymer is prepared by mixing the PVA polymer with a liquid medium to form a solution, or by melting the PVA polymer pellets containing the liquid medium or the like into a melt. be able to.
- the dissolution of the PVA polymer in the liquid medium and the melting of the PVA polymer pellets including the liquid medium can be performed using a stirring mixer, a melt extruder, or the like.
- the liquid medium used in this case include water, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, ethylenediamine, diethylenetriamine, and the like. These liquid media can be used alone or in combination. More than one species can be used in combination. Among these, water, dimethyl sulfoxide, or a mixture of both are preferably used, and water is more preferably used.
- a plasticizer is added to the film-forming stock solution from the viewpoints of accelerating dissolution and melting of the PVA polymer in a liquid medium, improving process passability during film production, and improving the stretchability of the resulting PVA polymer film. It is preferable.
- polyhydric alcohol is preferably used, and examples thereof include ethylene glycol, glycerin, diglycerin, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, trimethylolpropane, and the like. 1 type can be used individually or in combination of 2 or more types. Among these, one or more of glycerin, diglycerin and ethylene glycol are preferably used because they are excellent in the effect of improving stretchability.
- the addition amount of the plasticizer is preferably 0 to 30 parts by mass, more preferably 3 to 25 parts by mass, and particularly preferably 5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the PVA polymer.
- the addition amount of the plasticizer exceeds 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the PVA polymer, the resulting PVA polymer film may become too soft and handleability may deteriorate.
- a surfactant to the film-forming stock solution from the viewpoint of improving the peelability from the drying roll when producing the PVA polymer film and the handleability of the resulting PVA polymer film.
- the type of the surfactant is not particularly limited, but an anionic surfactant or a nonionic surfactant is preferably used.
- an anionic surfactant for example, a carboxylic acid type such as potassium laurate, a sulfate type such as octyl sulfate, and a sulfonic acid type anionic surfactant such as dodecylbenzene sulfonate are suitable.
- nonionic surfactants include alkyl ether types such as polyoxyethylene oleyl ether, alkylphenyl ether types such as polyoxyethylene octylphenyl ether, alkyl ester types such as polyoxyethylene laurate, and polyoxyethylene.
- Alkylamine type such as laurylamino ether
- alkylamide type such as polyoxyethylene lauric acid amide
- polypropylene glycol ether type such as polyoxyethylene polyoxypropylene ether
- alkanolamide type such as oleic acid diethanolamide
- polyoxyalkylene allylphenyl ether type nonionic surfactant such as ether is preferred.
- These surfactants can be used alone or in combination of two or more.
- the addition amount of the surfactant is preferably 0.01 to 1 part by mass, more preferably 0.02 to 0.5 part by mass, and 0.05 to 0.3 part by mass with respect to 100 parts by mass of the PVA polymer. Is particularly preferred. If the amount is less than 0.01 parts by mass, the effect of improving the film-forming property and the peelability may be difficult to appear. , The handleability may be reduced.
- the film-forming stock solution has various additives such as stabilizers (for example, antioxidants, ultraviolet absorbers, heat stabilizers, etc.), compatibilizers as long as the properties of the PVA polymer film of the present invention are not impaired. Further, it may contain an antiblocking agent, a flame retardant, an antistatic agent, a lubricant, a dispersing agent, a fluidizing agent, an antibacterial agent and the like. These additives can be used alone or in combination of two or more.
- stabilizers for example, antioxidants, ultraviolet absorbers, heat stabilizers, etc.
- compatibilizers as long as the properties of the PVA polymer film of the present invention are not impaired.
- it may contain an antiblocking agent, a flame retardant, an antistatic agent, a lubricant, a dispersing agent, a fluidizing agent, an antibacterial agent and the like.
- additives can be used alone or in combination of two or more.
- the volatile fraction of the film-forming stock solution used for the production of the PVA polymer film is preferably 60 to 75% by mass, and more preferably 65 to 70% by mass. If the volatile fraction of the film-forming stock solution is less than 60% by mass, the viscosity of the film-forming stock solution becomes high, making filtration and defoaming difficult, and film-forming itself may be difficult. On the other hand, when the volatile fraction of the film-forming stock solution is larger than 75% by mass, the viscosity becomes too low and the thickness uniformity of the PVA polymer film may be impaired.
- the volatile fraction of the film-forming stock solution refers to the volatile fraction determined by the following formula [iii].
- Volatile fraction (% by mass) of the film-forming stock solution ⁇ (Wa ⁇ Wb) / Wa ⁇ ⁇ 100 [iii] [Wherein, Wa represents the mass (g) of the film-forming stock solution, and Wb represents the mass (g) after the Wa (g) film-forming stock solution was dried in an electrothermal dryer at 105 ° C. for 16 hours. ]
- the number of drying rolls is preferably 3 or more, more preferably 4 or more. More preferably, the number is 5 to 30.
- the plurality of drying rolls are preferably formed of a metal such as nickel, chromium, copper, iron, stainless steel, and the like, and in particular, the roll surface is hardly corroded and is formed of a metallic material having a specular gloss. It is more preferable.
- each drying roll in the plurality of drying rolls is preferably 65 ° C. or higher, and more preferably 75 ° C. or higher. Further, the roll surface temperature of each drying roll is preferably 100 ° C. or more, more preferably 100 to 120 ° C. with respect to the roll surface temperature of the drying roll that can be used as a heat treatment roll in the final step or a step close thereto.
- the roll surface temperature of the other drying rolls is preferably 100 ° C. or lower.
- the film forming apparatus used in the present invention may have a hot air oven type hot air drying apparatus, a heat treatment apparatus, a humidity control apparatus, etc., if necessary, following a plurality of drying rolls.
- a film-forming stock solution containing a PVA polymer on the first drying roll of the film-forming apparatus into a film shape
- a T-type slit die, a hopper plate, an I-die, a lip coater die, etc. are known.
- the film-forming stock solution containing the PVA polymer is discharged (cast) in the form of a film onto the first drying roll using the film-like discharge device (film-like casting device).
- the liquid containing the PVA polymer discharged in the form of a film on the first drying roll is dried on the first drying roll, and the volatile content of the PVA polymer film is preferably 17 to 30% by mass, more preferably Is peeled from the first drying roll when it reaches 17 to 29% by mass, more preferably 18 to 28% by mass.
- the volatile content of the PVA polymer film when peeled from the first drying roll is less than 17% by mass, the value of ⁇ n (MD) Ave with respect to ⁇ n (TD) Ave increases and satisfies the formula (I).
- the volatile content of the PVA polymer film when peeling from the first drying roll exceeds 30% by mass, peeling from the first drying roll becomes difficult and sometimes breaks. Or tend to cause unevenness.
- the volatile fraction of the PVA polymer film or PVA polymer film in the present specification refers to the volatile fraction determined by the following formula [iv].
- a (mass%) ⁇ (Wc ⁇ Wd) / Wc ⁇ ⁇ 100 [iv]
- Wc is the mass (g) of the sample taken from the PVA polymer film or PVA polymer film
- Wd represents the mass (g) when the sample Wc (g) is placed in a vacuum dryer at a temperature of 50 ° C. and a pressure of 0.1 kPa or less and dried for 4 hours.
- a polyhydric alcohol (plasticizer) such as glycerin
- glycerin a surfactant
- water When dried under the conditions of “50 ° C., pressure of 0.1 kPa or less for 4 hours”, only water is volatilized, and most of the other components other than water are not volatilized, and PVA polymer film or PVA polymer film.
- the volatile fraction of the PVA polymer film or PVA polymer film is determined by measuring the amount of water (moisture content) contained in the PVA polymer film or PVA polymer film. It can ask for.
- the roll surface temperature of the first drying roll is preferably 80 to 120 ° C. and 85 to 105 ° C. from the viewpoint of uniform drying property, drying speed and the like. More preferably, it is 93 to 99 ° C. If the surface temperature of the first drying roll exceeds 120 ° C., the film tends to foam, whereas if it is less than 80 ° C., drying on the first drying roll becomes insufficient, which tends to cause peeling failure.
- the peripheral speed (S 1 ) of the first drying roll is preferably 8 to 25 m / min, and preferably 11 to 23 m / min from the viewpoints of uniform drying, drying speed, and productivity of the PVA polymer film.
- the peripheral speed (S 1 ) of the first drying roll is less than 8 m / min, productivity is lowered and birefringence tends to increase, which is not preferable.
- the peripheral speed (S 1 ) of the first drying roll exceeds 25 m / min, drying on the first drying roll tends to be insufficient, such being undesirable.
- the partial drying on the first drying roll of the film-forming stock solution containing the PVA polymer discharged in the form of a film may be performed only by the heat from the first drying roll. 1 Drying by blowing hot air to the film surface not in contact with the drying roll (hereinafter sometimes referred to as “first drying roll non-contact surface”) and applying heat from both sides of the PVA polymer film, It is preferable from the viewpoint of uniform drying property, drying speed and the like.
- first drying roll non-contact surface the hot air with a wind speed of 1 to 10 m / sec is applied to the entire area of the first dry roll non-contact surface.
- the temperature of the hot air blown to the non-contact surface of the first drying roll of the PVA polymer film is preferably 50 to 150 ° C., and preferably 70 to 120 ° C. from the viewpoints of drying efficiency and drying uniformity. More preferably, it is 80 to 95 ° C.
- the dew point temperature of the hot air blown to the non-contact surface of the first drying roll of the PVA polymer film is preferably 10 to 15 ° C. If the temperature of the hot air blown on the non-contact surface of the first drying roll of the PVA polymer film is too low, the drying efficiency, uniform drying properties, etc. are likely to be lowered, while if too high, foaming is likely to occur.
- the method for blowing hot air to the non-contact surface of the first dry roll of the PVA polymer film is not particularly limited, and hot air having a uniform wind speed and temperature is applied to the non-contact surface of the first dry roll of the PVA polymer film.
- Any of the methods that can be uniformly sprayed on the entire surface can be preferably used, and among them, a nozzle method, a current plate method, or a combination thereof is preferably used.
- the first drying roll non-contact surface of the PVA polymer film May be in a direction substantially along the circumferential shape (direction substantially along the circumference of the roll surface of the first drying roll) or in other directions.
- the PVA polymer film when the PVA polymer film is dried on the first drying roll, it is preferable to exhaust the volatile matter generated from the PVA polymer film by drying and the hot air after spraying.
- the exhaust method is not particularly limited, but it is preferable to employ an exhaust method that does not cause wind speed spots and temperature spots of hot air sprayed on the non-contact surface of the first drying roll of the PVA polymer film.
- the PVA polymer film which has been preferably dried to a volatile content of 17 to 30% by mass on the first drying roll, is peeled off from the first drying roll, and this time, the first drying roll non-contact surface of the PVA polymer film It is preferable to dry with a 2nd drying roll facing a 2nd drying roll.
- the ratio (S 2 / S 1 ) of the peripheral speed (S 2 ) of the second drying roll to the peripheral speed (S 1 ) of the first drying roll is preferably 1.005 to 1.090, and 1.010 More preferably, it is ⁇ 1.080.
- the ratio (S 2 / S 1 ) is PVA polymer films of the present invention is difficult to obtain with the high limit draw ratio greater than 1.090.
- the roll surface temperature of the second drying roll is preferably 65 to 100 ° C., and preferably 65 to 98 ° C. from the viewpoint of uniform drying property, drying speed and the like. More preferably, it is 75 to 96 ° C.
- the PVA polymer film dried by the second drying roll is peeled from the second drying roll, and the third drying roll, the fourth drying roll, and the fifth drying are selected according to the number of drying rolls provided in the film forming apparatus.
- a plurality of drying rolls such as rolls,.
- the drying roll when the volatile content of the PVA polymer film is 13% by mass means that the volatile content of the PVA polymer film is 13% by mass on the drying roll. Means the drying roll, and when the volatile content is 13% by mass between the two drying rolls, it means the drying roll positioned later among the two drying rolls.
- the value [ ⁇ n (MD) Ave ] obtained by averaging the birefringence in the length direction (MD) in the film thickness direction and the value obtained by averaging the birefringence in the width direction (TD) in the film thickness direction [ [Delta] n (TD) Ave ] can smoothly produce the PVA polymer film of the present invention satisfying the above formulas (I) and (II), and further the above formula (III).
- the ratio (S T / S 1 ) when producing the PVA polymer film is preferably 1.000 to 1.045.
- the PVA polymer film having a volatile content of 13% by mass is further dried with a subsequent drying roll to produce a PVA polymer film.
- the ratio (S L / S T ) in the above-described range, in the drying process until the final PVA polymer film is obtained, troubles such as sagging or winding of the film do not occur and the length direction
- the value [ ⁇ n (MD) Ave ] obtained by averaging the birefringence of (MD) in the thickness direction of the film and the value [ ⁇ n (TD) Ave obtained by averaging the birefringence in the width direction (TD) in the thickness direction of the film. ] Can smoothly produce the PVA polymer film of the present invention satisfying the above formulas (I) and (II), and further the above formula (III).
- the aforementioned ratio (S L / S T ) when producing the PVA polymer film is preferably 0.963 to 0.976.
- a value obtained by averaging the birefringence in the length direction (MD) of the PVA polymer film in the thickness direction of the film [ ⁇ n (MD) Ave ] and the value [ ⁇ n (TD) Ave ] obtained by averaging the birefringence in the width direction (TD) in the film thickness direction are the peripheral speed (S 1 ) of the first drying roll and the peripheral speed ( It varies according to the ratio of S L ) (S L / S 1 ).
- the peripheral speed (S 1 ) of the first drying roll The ratio (S L / S 1 ) of the peripheral speed (S L ) of the final drying roll must be in the range of 0.970 to 1.010, and should be in the range of 0.972 to 1.008. Is preferable, and a range of 0.975 to 1.006 is more preferable. Accordingly, a PVA polymer film satisfying the above formulas (I) and (II) and further the above formula (III) can be smoothly produced while suppressing generation of wrinkles and sagging.
- the final drying roll or the drying roll close to the final and the final drying roll may be used as a heat treatment roll by increasing the surface temperature.
- the roll surface temperature is preferably 90 to 140 ° C, more preferably 100 to 130 ° C.
- the heating direction when the PVA polymer film is dried in the process from the first drying roll to the final drying roll is not particular limitation on the heating direction when the PVA polymer film is dried in the process from the first drying roll to the final drying roll, but the PVA polymer film can be dried more uniformly. It is preferable to dry so that the front surface and the back surface in an arbitrary part of the united film alternately contact each drying roll from the first drying roll to the final drying roll.
- the PVA polymer film subjected to the above-described drying treatment is subjected to heat treatment, humidity conditioning treatment, etc., if necessary, and finally wound into a roll with a predetermined length, whereby the PVA polymer film of the present invention is used. Can be obtained.
- the volatile content of the PVA polymer film finally obtained by the series of treatments described above is preferably in the range of 1 to 5% by mass, and more preferably in the range of 2 to 4% by mass.
- the PVA polymer film may be dyed, uniaxially stretched, fixed, dried, and further heat treated as necessary.
- the order of dyeing and uniaxial stretching is not particularly limited, and the dyeing process may be performed before the uniaxial stretching process, the dyeing process may be performed simultaneously with the uniaxial stretching process, or the dyeing process may be performed after the uniaxial stretching process. You may go. In addition, steps such as uniaxial stretching and dyeing may be repeated a plurality of times.
- dyes used for dyeing PVA polymer films include iodine or dichroic organic dyes (for example, DirectBlack 17, 19, 154; DirectBrown 44, 106, 195, 210, 223; DirectRed 2, 23, 28, 31, 37, 39, 79, 81, 240, 242, 247; DirectBlue 1, 15, 22, 78, 90, 98, 151, 168, 202, 236, 249, 270; DirectViolet 9, 12, 51, 98; DirectGreen 1 85; Direct Yellow 8, 12, 44, 86, 87; Dichroic dyes such as Direct Orange 26, 39, 106, 107). These dyes can be used alone or in combination of two or more. Dyeing can usually be performed by immersing the PVA polymer film in a solution containing the dye, but the treatment conditions and treatment method are not particularly limited.
- Uniaxial stretching for stretching the PVA polymer film in the length direction may be performed by either a wet stretching method or a dry heat stretching method.
- a wet stretching method it may be uniaxially stretched in warm water containing boric acid, may be uniaxially stretched in a solution containing the above-described dye or in the fixing treatment bath described later, or after water absorption
- the PVA polymer film may be uniaxially stretched in the air, or may be uniaxially stretched by other methods.
- the stretching temperature during the uniaxial stretching treatment is not particularly limited, but when the PVA polymer film is stretched in warm water (wet stretching), it is preferably 30 to 90 ° C, more preferably 40 to 70 ° C, and still more preferably 45.
- the stretching ratio of the uniaxial stretching treatment (the total stretching ratio in the case of performing uniaxial stretching in multiple stages) is preferably stretched as much as possible from the point of polarization performance until just before the film is cut, specifically 4 times or more. Preferably, it is 5 times or more, more preferably 5.5 times or more.
- the upper limit of the stretching ratio is not particularly limited as long as the film is not broken, but is preferably 8.0 times or less in order to perform uniform stretching.
- the thickness of the stretched film (polarizing film) is preferably 5 to 35 ⁇ m, more preferably 20 to 30 ⁇ m.
- fixing treatment is often performed in order to strengthen the adsorption of the dye to the uniaxially stretched film.
- a method of immersing a film in a treatment bath to which boric acid and / or a boron compound is added is generally widely adopted. In that case, you may add an iodine compound in a processing bath as needed.
- the film subjected to the uniaxial stretching treatment or the uniaxial stretching treatment and the fixing treatment is then subjected to a drying treatment (heat treatment).
- the temperature of the drying treatment (heat treatment) is preferably 30 to 150 ° C., particularly 50 to 140 ° C. If the temperature of the drying treatment (heat treatment) is too low, the dimensional stability of the obtained polarizing film tends to be lowered, while if too high, the polarizing performance is likely to deteriorate due to decomposition of the dye.
- the polarizing film obtained as described above can be bonded to an optically transparent protective film having mechanical strength on both sides or one side to form a polarizing plate.
- a cellulose triacetate (TAC) film, an acetic acid / cellulose butyrate (CAB) film, an acrylic film, a polyester film, or the like is used.
- a PVA adhesive or a urethane adhesive is generally used, and among them, a PVA adhesive is preferably used.
- the polarizing plate obtained as described above can be used as a component of a liquid crystal display device after being coated with an acrylic-based pressure-sensitive adhesive and then being bonded to a glass substrate. When the polarizing plate is bonded to the glass substrate, a retardation film, a viewing angle improving film, a brightness improving film, or the like may be bonded simultaneously.
- the present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
- the volatile fraction of the film-forming stock solution, the volatile fraction (moisture percentage) of the PVA film or PVA film, each physical property of the PVA film, and the optical performance of the polarizing film were measured by the following methods. .
- ⁇ n (MD) Ave of PVA film ⁇ n (MD) Ave at the central portion in the width direction (TD) of the PVA film was determined by the method described above in the section “ ⁇ 1 >> Measuring method of ⁇ n (MD) Ave ”, and this was calculated by ⁇ n (MD) Ave It was.
- ⁇ n (TD) Ave of PVA film ⁇ n (TD) Ave at the central portion in the width direction (TD) of the PVA film is determined by the method described above in the section “ ⁇ 2 >> Measuring method of ⁇ n (TD) Ave ”, and this is obtained by ⁇ n (TD) Ave of the PVA film. It was.
- Optical performance of polarizing film (I) Transmittance: Two square samples of 1.5 cm ⁇ 1.5 cm were taken in parallel with the orientation direction of the polarizing film from the center in the width direction of the polarizing film obtained in the following examples or comparative examples. Using a manufactured spectrophotometer V-7100 (with integrating sphere), in accordance with JIS Z8722 (measurement method of object color), the visibility correction of the visible light region of the C light source and the 2-degree field of view is performed. With respect to the polarizing film sample, the light transmittance when tilted by 45 degrees with respect to the stretching axis direction and the light transmittance when tilted by ⁇ 45 degrees were measured, and the average value (Y 1 ) was obtained.
- Example 1 Production of PVA film: (I) 100 parts by mass of PVA (saponification degree 99.9 mol%, polymerization degree 2400) obtained by saponifying polyvinyl acetate, 12 parts by mass of glycerol, 0.1 part by mass of lauric acid diethanolamide and water A film-forming stock solution having a volatile content of 66% by mass was discharged in a film form from a T-die onto a first drying roll (surface temperature 93 ° C., peripheral speed (S 1 ) 16.7 m / min), and on the first drying roll , Drying at 90 ° C.
- PVA spontaneousification degree 99.9 mol%, polymerization degree 2400
- Example 1 the drying roll when the volatile content rate was 13% by mass was the seventh drying roll.
- Example 1 ( ⁇ ) of the peripheral speed (S T ) of the drying roll (seventh drying roll) when the volatile content rate became 13% by mass with respect to the peripheral speed (S 1 ) of the first drying roll.
- the ratio (S T / S 1 ) is 1.000; ( ⁇ ) of the final drying roll relative to the peripheral speed (S T ) of the drying roll (seventh drying roll) when the volatile content rate is 13% by mass
- the ratio (S L / S T ) of the peripheral speed (S L ) is 0.974;
- ( ⁇ ) the ratio of the peripheral speed (S 2 ) of the second drying roll to the peripheral speed (S 1 ) of the first drying roll (S 2 / S 1 ) is set to 1.030;
- the film was immersed for 10 seconds in an aqueous potassium iodide solution having a concentration of 1, and then impregnated with iodine ions, and then dried for 4 minutes with a dryer at 60 ° C. to produce a polarizing film (thickness of about 21 ⁇ m).
- the transmittance (Y) and the degree of polarization (V) of the polarizing film thus obtained are obtained by the above-described method, and the points are shown in the graph in which the horizontal axis represents the transmittance (Y) and the vertical axis represents the degree of polarization (V). Plotted.
- Example 2 the PVA film was manufactured in the same manner as in Example 1 (1) by changing the film forming conditions for manufacturing the PVA film as described in Table 1 below. However, in Example 2, 100 parts by mass of PVA (degree of saponification 99.9 mol%, degree of polymerization 2400) obtained by saponifying polyvinyl acetate as a film forming stock solution, 12 parts by mass of glycerin, diethanolamine laurate A film-forming stock solution consisting of 0.1 parts by mass of water and 73% by mass of volatile fraction was used.
- PVA degree of saponification 99.9 mol%, degree of polymerization 2400
- the ⁇ n (MD) Ave , ⁇ n (TD) Ave , mass swelling degree and limit draw ratio of each PVA film obtained as described above were measured by the methods described above, and as shown in Table 1 below.
- Example 1 the PVA film was produced in the same manner as in (1) of Example 1, except that the film forming conditions for producing the PVA film were changed as described in Table 2 below. Each PVA film thus obtained was measured for ⁇ n (MD) Ave , ⁇ n (TD) Ave , mass swell and limit draw ratio by the methods described above, and the results were as shown in Table 2 below.
- MD length direction
- TD width direction
- V degree of polarization
- the same operation as in Example 1 (2) was performed to produce five types of polarizing films for each comparative example, the transmittance (Y) and the degree of polarization (V) of each polarizing film were determined, and the horizontal axis was transmitted. The point is plotted on a graph with the rate (Y) and the vertical axis indicating the degree of polarization (V), and an approximate curve of five points plotted on the graph is drawn on the graph, and the transmittance (Y) is calculated from the approximate curve.
- the value of polarization degree (V) was found to be 44.25%, it was as shown in Table 2 below.
- the PVA films of Examples 1 to 5 were found to have ⁇ n (MD) Ave [birefringence index in the length direction (MD) of the PVA film averaged in the film thickness direction. Value] and ⁇ n (TD) Ave [value obtained by averaging the birefringence index in the width direction (TD) of the PVA film in the thickness direction of the film] satisfies the formulas (I) and (II).
- the polarizing film obtained from the PVA films of Examples 1 to 5 has an excellent polarizing performance equal to or higher than that of the conventional polarizing film, and has a high limit draw ratio of 72 to 6.94. .
- the PVA films of Comparative Examples 1 to 4 do not satisfy the formula (I)
- the PVA films of Comparative Examples 4 and 5 do not satisfy the formula (II). In any case, the limit draw ratio is lower than that of the PVA film.
- a polarizing film When producing a polarizing film from a PVA polymer film, uniaxial stretching is usually performed at a stretching ratio somewhat lower than the limit stretching ratio in order to avoid breakage of the film during stretching.
- the PVA film of No. 5 has a high draw ratio of 6.72 or more, so that the PVA films of Examples 1 to 5 have a high draw ratio of 6 times or more when a polarizing film is produced under the conditions of the example.
- the film can be uniaxially stretched and can be smoothly stretched without causing breakage of the film even when uniaxially stretched at a high draw ratio of 6.5 times or more.
- the PVA film of Comparative Example 4 has a limit draw ratio smaller than 6, so that when the polarizing film was produced under the conditions of the Comparative Example, it was 6 times or more.
- the film cannot be uniaxially stretched at a stretch ratio, and the film is easily broken when stretched.
- the PVA films of Comparative Examples 1 to 3 and 5 are uniaxially stretched at a stretch ratio of 6 times or more. I am concerned about the point.
- a roll having a length of 1000 m or more.
- the PVA films of Examples 1 to 5 have a limit draw ratio of 0.10 to 0.98 points (times) as compared with the PVA films of Comparative Examples 1 to 5.
- the length of the PVA film is 1000 m
- the length of the polarizing film is PVA of Comparative Examples 1 to 5.
- the length becomes 100 to 980 m, and more polarizing films can be obtained.
- the PVA polymer film of the present invention has a high limit stretching ratio even when the film thickness is as thin as about 30 to 65 ⁇ m, and is uniaxially stretched at a high ratio when manufacturing a polarizing film or the like.
- a stretched film such as a polarizing film with excellent optical performance such as polarization performance can be produced with high yield and a shorter drying time than before without interrupting the stretching operation. It is very useful as a raw film for producing a stretched film such as a polarizing film, and the production method of the present invention produces a high production of the PVA polymer film of the present invention. It is useful as a method for manufacturing continuously smoothly.
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Abstract
Description
偏光フィルムを製造する際の生産性の向上の1つとして、偏光フィルムを製造する際の乾燥時間の短縮化が求められており、かかる点から、偏光フィルム用の原反フィルムとして、従来は厚みが75μm程度のポリビニルアルコール系重合体フィルムが一般に用いられてきたが、近年、厚みが70μmよりも薄い、一層薄膜化したポリビニルアルコール系重合体フィルムが求められている。
しかしながら、ポリビニルアルコール系重合体フィルムが薄くなるほど、高倍率で延伸したときに破断が生じ易いという問題があり、かかる点から、限界延伸倍率が高くて、薄くても、破断を生ずることなく高倍率で延伸することができ、それによって従来品と同等以上の偏光性能を有する偏光フィルムを、良好な作業性で、高い歩留りで、低コストで、生産性よく製造することのできるポリビニルアルコール系重合体フィルムが求められている。
特に、本発明の目的は、偏光フィルムの製造に従来用いられているポリビニルアルコール系重合体フィルムよりも薄くても高い限界延伸倍率を有していて、高倍率で延伸したときに破断を生ずることなく円滑に一軸延伸することができて従来よりも薄い延伸フィルムにすることができるとともに、偏光フィルムを製造する際の乾燥時間を一層短縮して、偏光フィルムをより生産性よく製造することのできるポリビニルアルコール系重合体フィルムを提供することである。
更に、本発明の目的は、前記した優れた特性を有するポリビニルアルコール系重合体フィルムを高い生産性で円滑に連続して製造することのできる方法を提供することである。
また、本発明の目的は、前記ポリビニルアルコール系重合体フィルムよりなる偏光フィルムを提供することである。
特に、ポリビニルアルコール系重合体フィルムの機械流れ方向の複屈折率をフィルムの厚み方向に平均化した値と幅方向の複屈折率をフィルムの厚み方向に平均化した値とが特定の関係を満たし、且つ幅方向の複屈折率をフィルムの厚み方向に平均化した値が特定の範囲にある前記したポリビニルアルコール系重合体フィルムは、当該フィルムの厚みが、偏光フィルムの製造に従来一般に用いられてきたポリビニルアルコール系重合体フィルムの厚みよりも薄い、30~65μm程度の厚みであっても、高い限界延伸倍率を有しているために、破断を生ずることなく、高倍率で円滑に一軸延伸することができ、それによって偏光フィルムの製造時の一層の薄膜化が可能で、偏光フィルムを製造する際の乾燥時間を一層短縮できることを見出した。
(1) 下記の式(I)および(II)を満足することを特徴とするポリビニルアルコール系重合体フィルムである。
Δn(MD)Ave-0.1×10-3≦Δn(TD)Ave≦Δn(MD)Ave+0.25×10-3 (I)
Δn(TD)Ave≦2.5×10-3 (II)
[上記式中、Δn(MD)Aveは、ポリビニルアルコール系重合体フィルムの機械流れ方向の複屈折率を当該フィルムの厚み方向に平均化した値を示し、Δn(TD)Aveは、ポリビニルアルコール系重合体フィルムの幅方向の複屈折率を当該フィルムの厚み方向に平均化した値を示す。]
そして、本発明は、
(2) 下記の式(III)を満足する、前記(1)のポリビニルアルコール系重合体フィルム、
1.3×10-3≦Δn(MD)Ave≦2.0×10-3 (III);および、
(3) 厚みが30~65μmの範囲内にある、前記(1)または(2)のポリビニルアルコール系重合体フィルム;
である。
(4) 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、
(a) 回転軸が互いに平行な複数の乾燥ロールを備える製膜装置を使用し、当該製膜装置の第1乾燥ロール上にポリビニルアルコール系重合体を含む製膜原液を膜状に吐出して部分乾燥した後にそれに続く乾燥ロールで更に乾燥して製膜し;その際に、
(b) 第1乾燥ロールの周速(S1)に対するポリビニルアルコール系重合体膜の揮発分率が13質量%になったときの乾燥ロールの周速(ST)の比(ST/S1)を0.990~1.050にし;
(c) ポリビニルアルコール系重合体膜の揮発分率が13質量%になったときの乾燥ロールの周速(ST)に対する最終乾燥ロールの周速(SL)の比(SL/ST)を0.960~0.980にし;
(d) 第1乾燥ロールの周速(S1)に対する最終乾燥ロールの周速(SL)の比(SL/S1)を0.970~1.010にする;
ことを特徴と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る。
(5) 第1乾燥ロールから剥離するときのポリビニルアルコール系重合体膜の揮発分率が17~30質量%である、前記(4)の製造方法;
(6) 各乾燥ロールのロール表面温度が65℃以上である、前記(4)または(5)の製造方法;および、
(7) ポリビニルアルコール系重合体を含む製膜原液の揮発分率が60~75質量%であり、第1乾燥ロールのロール表面温度が80~120℃であり、第1乾燥ロールの周速(S1)が8~25m/分である、前記(4)~(6)のいずれかの製造方法;
である。
そして、本発明は、
(8) 前記(1)~(3)のいずれかのポリビニルアルコール系重合体フィルムから製造した偏光フィルムである。
特に、本発明のポリビニルアルコール系重合体フィルムは、フィルムの厚みが、偏光フィルムなどを製造するために従来一般に用いられてきたポリビニルアルコール系重合体フィルムの厚みよりも薄い、30~65μm程度の厚みであっても、高い限界延伸倍率を有しているために、破断を生ずることなく、高倍率で円滑に一軸延伸することができ、それに伴って延伸フィルムを製造する際の一層の薄膜化が可能になり、偏光フィルムなどを製造する際の乾燥時間の一層の短縮化およびそれによる生産性の向上が可能になる。
また、近年、偏光フィルム用の原反フィルムとして、長さが1000mを超えるポリビニルアルコール系重合体フィルムも用いられているが、本発明のポリビニルアルコール系重合体フィルムは高い限界延伸倍率を有しているため、従来のものよりも一層高倍率で延伸することができ、それによってポリビニルアルコール系重合体フィルムからの偏光フィルムの取得量を従来よりも多くすることができる。
本発明の製造方法を採用することによって、上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系重合体フィルムを高い生産性で円滑に連続して製造することができる。
一般に、ポリビニルアルコール系重合体などの透明なポリマーを用いて製造した透明なフィルムでは、ポリマー鎖がずり応力による塑性変形や歪みなどによって流れ方向(機械流れ方向:長さ方向)に配向してポリマーを構成する原子団の分極方向がマクロ的に揃い、それによってポリマー特有の複屈折が生ずる(非特許文献1)。
ポリビニルアルコール系重合体フィルムにおける機械流れ方向の複屈折率[Δn(MD)]は下記の式[i]から求められ、また幅方向の複屈折率[Δn(TD)]は下記の式[ii]から求められる。
Δn(MD)=nMD-nz [i]
Δn(TD)=nTD-nz [ii]
[式中、nMDはフィルムの機械流れ方向(長さ方向)の屈折率、nTDはフィルムの幅方向の屈折率、nzはフィルムの厚み方向の屈折率を示す。]
非特許文献1に記載されているように、ポリビニルアルコール系重合体などの透明なポリマーを使用して製造したフィルムでは、フィルムを形成しているポリマー鎖が機械流れ方向(長さ方向)に配向しやすく、上記した特許文献1~6に記載されているポリビニルアルコール系重合体フィルムを含めて、ポリビニルアルコール系重合体フィルムでは、一般に「機械流れ方向の複屈折率[Δn(MD)]」>「幅方向の複屈折率[Δn(TD)]」という関係、すなわち、機械流れ方向の複屈折率[Δn(MD)]の方が幅方向の複屈折率[Δn(TD)]よりも大きくなりやすい。
Δn(MD)Ave-0.1×10-3≦Δn(TD)Ave≦Δn(MD)Ave+0.25×10-3 (I)
Δn(TD)Ave≦2.5×10-3 (II)
[上記式中、Δn(MD)Aveは、ポリビニルアルコール系重合体フィルムの機械流れ方向の複屈折率を当該フィルムの厚み方向に平均化した値を示し、Δn(TD)Aveは、ポリビニルアルコール系重合体フィルムの幅方向の複屈折率を当該フィルムの厚み方向に平均化した値を示す。]
更に、本発明のPVA系重合体フィルムは、当該式(I)と共に、上記の式(II)を満足しているという点にも特徴を有している。
上記の式(I)から外れると、PVA系重合体フィルムの限界延伸倍率が低くなり、高倍率で一軸延伸したときにフィルムの破断が生じ易くなり、特にフィルムの厚みが薄いときに破断が生じ易い。
本発明のPVA系重合体フィルムは、下記の式(I’)を満足することが好ましく、下記の式(I’’)を満足することがより好ましく、下記の式(I’’’)を満足することが更に好ましい。
Δn(MD)Ave-0.05×10-3≦Δn(TD)Ave≦Δn(MD)Ave+0.23×10-3 (I’)
Δn(MD)Ave≦Δn(TD)Ave≦Δn(MD)Ave+0.2×10-3 (I’’)
Δn(MD)Ave+0.05×10-3≦Δn(TD)Ave≦Δn(MD)Ave+0.18×10-3 (I’’’)
Δn(TD)Aveを過度に小さくするためにはPVA系重合体フィルムの製造時に幅方向の乾燥収縮を許容する必要が生じてPVA系重合体フィルムの有効幅収率が低下する傾向があることから、本発明のPVA系重合体フィルムは、Δn(TD)Aveが1.5×10-3~2.2×10-3の範囲にあることが好ましく、1.6×10-3~2.0×10-3の範囲にあることがより好ましい。
1.3×10-3≦Δn(MD)Ave≦2.0×10-3 (III)
PVA系重合体フィルムのΔn(MD)Aveが2.0×10-3以下であることにより、PVA系重合体フィルムの限界延伸倍率が一層高くなり、PVA系重合体フィルムを長さ方向(MD)に高倍率で延伸しやすくなり、光学性能に優れる延伸フィルムがより容易に得られる。一方、PVA系重合体フィルムのΔn(MD)Aveを1.3×10-3未満にするためには、乾燥ロールの周速比を大きく低下させる必要があるため製膜時に乾燥ロール間でPVA系重合体膜にたるみが生じ易くなる傾向がある。
本発明のPVA系重合体フィルムは、Δn(MD)Aveが1.4×10-3~1.95×10-3の範囲にあることがより好ましく、1.5×10-3~1.9×10-3の範囲にあることが更に好ましい。
(ここでは、PVA系重合体フィルムの幅方向(TD)の中央部におけるΔn(MD)Aveの測定法を例示する。)
(i) PVA系重合体フィルムの長さ方向(MD)の任意の位置で、図1の(a)に示すように、フィルムの幅方向(TD)における中央部からMD×TD=2mm×10mmの大きさの細片を切り出し、その細片を厚み100μmのPETフィルムで両側を挟み、それを更に木枠に挟んでミクロトーム装置に取り付ける。
(ii) 次に、前記で採取した細片を、図1の(b)に示すように(PETフィルムおよび木枠は図示せず)、細片の長さ方向(MD)と平行に10μm間隔でスライスし、図1の(c)に示す観察用のスライス片(MD×TD=2mm×10μm)を10個作製する。このスライス片の中から、スライス面が平滑で且つスライス厚み斑のないスライス片5個を選び、それぞれをスライドガラス上に載せてマイクロスコープ(キーエンス社製)でスライス厚みを測定する。なお、観察は接眼10倍、対物20倍(トータル200倍)の視野で行う。
(iii) 次いで、スライス面が観察できるように、スライス片を図1の(d)のように倒してスライス面を上向きとしてスライドガラス上に載せてカバーガラスとシリコーンオイル(屈折率1.04)で封じ、二次元光弾性評価システム「PA-micro」(株式会社フォトニックラティス製)を用いてスライス片5個のレタデーションを測定する。
(iv) 各スライス片のレタデーション分布を「PA-micro」の測定画面に表示した状態で、スライス片を横切るように当初のフィルムの表面に垂直な線αを引き、その線分α上でライン解析を行ってフィルムの厚み方向のレタデーション分布データを取得する。なお、観察は接眼10倍、対物20倍(トータル200倍)の視野で行う。また、スライス片上で線分αの通る位置が変わることによる誤差を抑えるため、線幅を300画素としてレタデーションの平均値を採用する。
(v) 上記で得られたフィルムの厚み方向のレタデーション分布の値をマイクロスコープで測定した厚みで除してフィルムの厚み方向の複屈折率Δn(MD)分布を求め、当該フィルムの厚み方向の複屈折率Δn(MD)分布の平均値を採る。スライス片5個について求めたそれぞれのフィルムの厚み方向の複屈折率Δn(MD)分布の平均値を更に平均して、「Δn(MD)Ave」とする。
(ここでは、PVA系重合体フィルムの幅方向(TD)の中央部におけるΔn(TD)Aveの測定法を例示する。)
(i) PVA系重合体フィルムの長さ方向(MD)の任意の位置で、図2の(a)に示すように、フィルムの幅方向(TD)における中央部からMD×TD=10mm×2mmの大きさの細片を切り出し、その細片を厚み100μmのPETフィルムで両側を挟み、それを更に木枠に挟んでミクロトーム装置に取り付ける。
(ii) 次に、前記で採取した細片を、図2の(b)に示すように(PETフィルムおよび木枠は図示せず)、細片の幅方向(TD)と平行に10μm間隔でスライスし、図2の(c)に示す観察用のスライス片(MD×TD=10μm×2mm)を10個作製する。このスライス片の中から、スライス面が平滑で且つスライス厚み斑のないスライス片5個を選び、それぞれをスライドガラス上に載せてマイクロスコープ(キーエンス社製)でスライス厚みを測定する。なお、観察は接眼10倍、対物20倍(トータル200倍)の視野で行う。
(iii) 次いで、スライス面が観察できるように、スライス片を図2の(d)のように倒してスライス面を上向きとしてスライドガラス上に載せてカバーガラスとシリコーンオイル(屈折率1.04)で封じ、二次元光弾性評価システム「PA-micro」(株式会社フォトニックラティス製)を用いてスライス片5個のレタデーションを測定する。
(iv) 各スライス片のレタデーション分布を「PA-micro」の測定画面に表示した状態で、スライス片を横切るように当初のフィルムの表面に垂直な線βを引き、その線分β上でライン解析を行ってフィルムの厚み方向のレタデーション分布データを取得する。なお、観察は接眼10倍、対物20倍(トータル200倍)の視野で行う。また、スライス片上で線分βの通る位置が変わることによる誤差を抑えるため、線幅を300画素としてレタデーションの平均値を採用する。
(v) 上記で得られたフィルムの厚み方向のレタデーション分布の値をマイクロスコープで測定した厚みで除してフィルムの厚み方向の複屈折率Δn(TD)分布を求め、当該フィルムの厚み方向の複屈折率Δn(TD)分布の平均値を採る。スライス片5個について求めたそれぞれのフィルムの厚み方向の複屈折率Δn(TD)分布の平均値を更に平均して、「Δn(TD)Ave」とする。
PVA系重合体フィルムの厚みが厚すぎると、偏光フィルムを製造する際に乾燥が速やかに行われにくくなり、一方、PVA系重合体フィルムの厚みが薄すぎると、偏光フィルムを製造するための一軸延伸時にフィルムの破断が生じ易くなる。
ここでいう質量膨潤度とは、PVA系重合体フィルムを30℃の蒸留水中に30分間浸漬した際の質量を、前記浸漬後105℃で16時間乾燥した後の質量で除して得られる値の百分率を意味し、具体的には以下の実施例に記載する方法により測定することができる。
本発明のPVA系重合体フィルムを形成するPVA系重合体が変性PVA系重合体である場合は、PVA系重合体における変性量は15モル%以下であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましい。
ここで、本明細書におけるPVA系重合体の「平均重合度」とは、JIS K6726-1994に準じて測定される平均重合度をいい、PVA系重合体を再けん化し、精製した後に30℃の水中で測定した極限粘度から求められる。
ここで、本明細書におけるPVA系重合体の「けん化度」とは、けん化により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。PVA系重合体のけん化度は、JIS K6726-1994の記載に準じて測定することができる。
(a) 回転軸が互いに平行な複数の乾燥ロールを備える製膜装置を使用し、当該製膜装置の第1乾燥ロール上にPVA系重合体を含む製膜原液を膜状に吐出して部分乾燥した後にそれに続く乾燥ロールで更に乾燥して製膜し;その際に、
(b) 第1乾燥ロールの周速(S1)に対する、PVA系重合体膜の揮発分率が13質量%になったときの乾燥ロールの周速(ST)の比(ST/S1)を0.990~1.050にし;
(c) PVA系重合体膜の揮発分率が13質量%になったときの乾燥ロールの周速(ST)に対する、最終乾燥ロールの周速(SL)の比(SL/ST)を0.960~0.980にし;
(d) 第1乾燥ロールの周速(S1)に対する、最終乾燥ロールの周速(SL)の比(SL/S1)を0.970~1.010にする;
ことからなる、本発明の製造方法によって、高い生産性で円滑に連続して製造することができる。
PVA系重合体を含む製膜原液は、PVA系重合体を液体媒体と混合して溶液にしたり、液体媒体などを含むPVA系重合体ペレットなどを溶融して溶融液にしたりすることによって調製することができる。
PVA系重合体の液体媒体への溶解、液体媒体などを含むPVA系重合体ペレットの溶融は、撹拌式混合装置、溶融押出機などを使用して行うことができる。
その際に用いる液体媒体としては、例えば、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミンなどを挙げることができ、これらの液体媒体は、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。これらの中でも水、ジメチルスルホキシド、または両者の混合物が好ましく用いられ、特に水がより好ましく用いられる。
可塑剤としては多価アルコールが好ましく用いられ、例えば、エチレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパンなどを挙げることができ、これらの可塑剤は、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。これらの中でも延伸性の向上効果に優れる点から、グリセリン、ジグリセリンおよびエチレングリコールのうちの1種または2種以上が好ましく使用される。
アニオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリン酸カリウムなどのカルボン酸型、オクチルサルフェートなどの硫酸エステル型、ドデシルベンゼンスルホネートなどのスルホン酸型のアニオン性界面活性剤が好適である。
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、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のノニオン性界面活性剤が好適である。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。
ここで、本明細書でいう「製膜原液の揮発分率」とは、下記の式[iii]により求めた揮発分率をいう。
製膜原液の揮発分率(質量%)={(Wa-Wb)/Wa}×100 [iii]
[式中、Waは製膜原液の質量(g)、WbはWa(g)の製膜原液を105℃の電熱乾燥機中で16時間乾燥した後の質量(g)を示す。]
複数の乾燥ロールは、例えば、ニッケル、クロム、銅、鉄、ステンレススチールなどの金属から形成されていることが好ましく、特にロール表面が腐食しにくく、しかも鏡面光沢を有する金属材料から形成されていることがより好ましい。また、乾燥ロールの耐久性を高めるために、ニッケル層、クロム層、ニッケル/クロム合金層などを単層または2層以上組み合わせてメッキした乾燥ロールを用いることがより好ましい。
複数の乾燥ロールにおける各乾燥ロールのロール表面温度は65℃以上であることが好ましく、75℃以上であることがより好ましい。また、各乾燥ロールのロール表面温度は、最終工程またはそれに近い工程で熱処理ロールとして用いることのできる乾燥ロールのロール表面温度については100℃以上、より好ましくは100~120℃であることが好ましいが、それ以外の乾燥ロールのロール表面温度は100℃以下であることが好ましい。
第1乾燥ロール上に膜状に吐出したPVA系重合体を含む液は、第1乾燥ロール上で乾燥して、PVA系重合体膜の揮発分率が好ましくは17~30質量%、より好ましくは17~29質量%、更に好ましくは18~28質量%になった時点で第1乾燥ロールから剥離する。
第1乾燥ロールから剥離する際のPVA系重合体膜の揮発分率が17質量%未満であると、Δn(TD)Aveに対するΔn(MD)Aveの値が大きくなって式(I)を満たさなくなる傾向があり、一方、第1乾燥ロールから剥離する際のPVA系重合体膜の揮発分率が30質量%を超えると、第1乾燥ロールからの剥離が困難になって場合によっては破断したり、ムラが発生しやすくなったりする傾向がある。
A(質量%)={(Wc-Wd)/Wc}×100 [iv]
[式中、Aは、PVA系重合体膜またはPVA系重合体フィルムの揮発分率(質量%)、WcはPVA系重合体膜またはPVA系重合体フィルムから採取したサンプルの質量(g)、Wdは前記サンプルWc(g)を温度50℃、圧力0.1kPa以下の真空乾燥機中に入れて4時間乾燥した時の質量(g)を示す。]
第1乾燥ロールの周速(S1)は、均一乾燥性、乾燥速度およびPVA系重合体フィルムの生産性などの点から、8~25m/分であることが好ましく、11~23m/分であることがより好ましく、14~22m/分であることが更に好ましい。第1乾燥ロールの周速(S1)が8m/分未満であると生産性が低下するとともに、複屈折が大きくなり易く好ましくない。一方、第1乾燥ロールの周速(S1)が25m/分を超えると第1乾燥ロール上での乾燥が不十分となり易く好ましくない。
第1乾燥ロール上にあるPVA系重合体膜の第1乾燥ロール非接触面に熱風を吹き付けるに当っては、第1乾燥ロール非接触面の全領域に対して風速1~10m/秒の熱風を吹き付けることが好ましく、風速2~8m/秒の熱風を吹き付けることがより好ましく、風速3~8m/秒の熱風を吹き付けることが更に好ましい。
第1乾燥ロール非接触面に吹き付ける熱風の風速が小さ過ぎると、本発明で目的としている限界延伸倍率の高いPVA系重合体フィルムが得られにくくなるとともに、第1乾燥ロール上での乾燥時に水蒸気などの結露が発生し、その水滴がPVA系重合体膜に滴下して最終的に得られるPVA系重合体フィルムにおける欠陥が生じ易くなる。一方、第1乾燥ロール非接触面に吹き付ける熱風の風速が大き過ぎると、本発明で目的としている限界延伸倍率の高いPVA系重合体フィルムが得られにくくなるとともに、最終的に得られるPVA系重合体フィルムに厚み斑が発生し、それに伴って染色斑の発生などのトラブルが発生し易くなる。
第1乾燥ロールの周速(S1)に対する第2乾燥ロールの周速(S2)の比(S2/S1)は、1.005~1.090であることが好ましく、1.010~1.080であることがより好ましい。比(S2/S1)が1.005未満であると、第1乾燥ロールからのPVA系重合体膜の剥離点が不均一となり易く、幅方向の複屈折率斑が大きくなり、光学用フィルム原反として使用することができなくなることがある。また、比(S2/S1)が1.090を超えると高い限界延伸倍率を有する本発明のPVA系重合体フィルムが得られにくくなる。
その際に、本発明では、第1乾燥ロールの周速(S1)に対する、PVA系重合体膜の揮発分率が13質量%になったときの乾燥ロールの周速(ST)の比(ST/S1)が0.990~1.050になるようにして、PVA系重合体膜にかかる張力を調節しながら乾燥を行う。ここで、「PVA系重合体膜の揮発分率が13質量%になったときの乾燥ロール」とは、乾燥ロール上でPVA系重合体膜の揮発分率が13質量%になった場合には当該乾燥ロールを意味し、2つの乾燥ロール間で揮発分率が13質量%になった場合には当該2つの乾燥ロールのうち、後に位置する乾燥ロールを意味する。比(ST/S1)を前記した範囲にすることによって、PVA系重合体膜の揮発分率が13質量%になるまでの乾燥工程において、フィルムのたるみや巻き付きなどのトラブルを発生することなく、長さ方向(MD)の複屈折率をフィルムの厚み方向に平均化した値[Δn(MD)Ave]および幅方向(TD)の複屈折率をフィルムの厚み方向に平均化した値[Δn(TD)Ave]が、上記の式(I)および(II)、更には上記の式(III)を満足する本発明のPVA系重合体フィルムを円滑に製造することができる。
PVA系重合体フィルムを製造する際の前記した比(ST/S1)は、1.000~1.045であることが好ましい。
PVA系重合体フィルムを製造する際の前記した比(SL/ST)は、0.963~0.976であることが好ましい。
また、乾燥ロールとは別に、熱処理装置を設けてもよい。
上記した一連の処理によって最終的に得られるPVA系重合体フィルムの揮発分率は1~5質量%の範囲にあることが好ましく、2~4質量%の範囲にあることがより好ましい。
延伸後のフィルム(偏光フィルム)の厚みは、5~35μm、特に20~30μm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ディスプレー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同時に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、製膜原液の揮発分率、PVA膜またはPVAフィルムの揮発分率(水分率)、PVAフィルムの各物性、および偏光フィルムの光学性能は以下の方法により測定した。
上記した方法にしたがって、上記の式[iii]により求めた。
(2)PVA膜またはPVAフィルムの揮発分率(水分率):
上記した方法にしたがって、上記の式[iv]により求めた。
なお、PVA膜またはPVAフィルムの揮発分率(水分率)の測定は、乾燥ロールから取り出したPVA膜またはPVAフィルムの幅方向(TD)中央部から採取したサンプルを用いて行った。
PVAフィルムの幅方向(TD)の中央部におけるΔn(MD)Aveを「《1》Δn(MD)Aveの測定法」の項目において上記した方法により求め、これをPVAフィルムのΔn(MD)Aveとした。
(4)PVAフィルムのΔn(TD)Ave:
PVAフィルムの幅方向(TD)の中央部におけるΔn(TD)Aveを「《2》Δn(TD)Aveの測定法」の項目において上記した方法により求め、これをPVAフィルムのΔn(TD)Aveとした。
PVAフィルムを1.5gとなるようにカットし、30℃の蒸留水1000g中に30分間浸漬し、30分間浸漬後にPVAフィルムを取り出し、濾紙で表面の水を吸い取った後、その質量(We)を測定した。続いてそのPVAフィルムを105℃の乾燥機で16時間乾燥した後、その質量(Wf)を測定した。得られた質量WeおよびWfから、以下の式[v]によって、PVAフィルムの質量膨潤度を求めた。
質量膨潤度(%)=(We/Wf)×100 [v]
以下の実施例または比較例で得られた延伸前のPVAフィルムの幅方向(TD)の中央部から長さ方向(MD)×幅方向(TD)=10cm×5cmの試験片を採取し、当該試験片の長さ方向の両端を、延伸部分のサイズが長さ方向(MD)×幅方向(TD)=5cm×5cmとなるように延伸治具に固定し、30℃の水中に38秒間浸漬している間に12cm/分の延伸速度で元の長さの2.2倍に長さ方向(MD)に一軸延伸(1段目延伸)した後、ヨウ素を0.03質量%およびヨウ化カリウムを3質量%の濃度で含有する温度30℃のヨウ素/ヨウ化カリウム水溶液中に90秒間浸漬している間に12cm/分の延伸速度で元の長さの3.3倍まで長さ方向(MD)に一軸延伸(2段目延伸)し、次いでホウ酸を3質量%およびヨウ化カリウムを3質量%の濃度で含有する温度30℃のホウ酸/ヨウ化カリウム水溶液中に約20秒間浸漬している間に12cm/分の延伸速度で元の長さの3.6倍まで長さ方向(MD)に一軸延伸(3段目延伸)し、続いてホウ酸を4質量%およびヨウ化カリウムを約5質量%の濃度で含有する温度約60℃のホウ酸/ヨウ化カリウム水溶液中に浸漬しながら12cm/分の延伸速度で試験片が破断するまで長さ方向(MD)に一軸延伸し、試験片が破断したときの延伸倍率(元の長さに対する破断時の長さの比)を読み取った。
同じPVAフィルムについて、上記した延伸試験を5回行って、その平均値をとってPVAフィルムの限界延伸倍率(倍)とした。
(i)透過率:
以下の実施例または比較例で得られた偏光フィルムの幅方向の中央部から、偏光フィルムの配向方向に平行に1.5cm×1.5cmの正方形のサンプルを2枚採取し、それぞれについて日立製作所製の分光光度計V-7100(積分球付属)を用いて、JIS Z8722(物体色の測定方法)に準拠し、C光源、2度視野の可視光領域の視感度補正を行い、1枚の偏光フィルムサンプルについて、延伸軸方向に対して45度傾けた場合の光の透過率と-45度傾けた場合の光の透過率を測定して、それらの平均値(Y1)を求めた。
もう一枚の偏光フィルムサンプルについても、前記と同様にして45度傾けた場合の光の透過率と-45度傾けた場合の光の透過率を測定して、それらの平均値(Y2)を求めた。
前記で求めたY1とY2を平均して偏光フィルムの透過率(Y)(%)とした。
(ii)偏光度:
上記(i)で採取した2枚の偏光フィルムサンプルを、その配向方向が平行になるように重ねた場合の光の透過率(Y∥)、および配向方向が直交するように重ねた場合の光の透過率(Y⊥)を、上記透過率の測定方法と同様の方法にて測定し、下記の式[vi]から偏光度(V)(%)を求めた。
偏光度(V)(%)={(Y∥-Y⊥)/(Y∥+Y⊥)}1/2×100 [vi]
(iii)透過率44.25%における偏光度:
下記の実施例および比較例に記載するように、各実施例または比較例において、2段目延伸時におけるヨウ素/ヨウ化カリウム水溶液中への浸漬時間を変更して製造した5枚の偏光フィルムのそれぞれについて上記した方法で透過率(Y)および偏光度(V)を求め、各実施例または比較例ごとに、透過率(Y)を横軸、偏光度(V)を縦軸として5つの点をグラフにプロットして近似曲線を求め、当該近似曲線から、透過率(Y)が44.25%であるときの偏光度(V)の値を求めた。
(1)PVAフィルムの製造:
(i) ポリ酢酸ビニルをけん化することにより得られたPVA(けん化度99.9モル%、重合度2400)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%の製膜原液をTダイから第1乾燥ロール(表面温度93℃、周速(S1)16.7m/分)上に膜状に吐出し、第1乾燥ロール上で、第1乾燥ロール非接触面の全体に90℃の熱風を5m/秒の風速で吹き付けながら水分率18質量%になるまで乾燥し、次いで第1乾燥ロールから剥離して、PVA膜の任意の部分における表面と裏面とが各乾燥ロールに交互に接触するように第2乾燥ロール以降の乾燥をロール表面温度約85℃で行い、最後に表面温度108℃の最終乾燥ロール(熱処理ロール)で熱処理を行った後、巻き取ってPVAフィルム(厚み60μm、幅3m、揮発分率3質量%)を得た。この実施例1では揮発分率が13質量%になったときの乾燥ロールは第7乾燥ロールであった。
この実施例1では、(α)第1乾燥ロールの周速(S1)に対する、揮発分率が13質量%になったときの乾燥ロール(第7乾燥ロール)の周速(ST)の比(ST/S1)を1.000とし;(β)揮発分率が13質量%になったときの乾燥ロール(第7乾燥ロール)の周速(ST)に対する、最終乾燥ロールの周速(SL)の比(SL/ST)を0.974とし;(γ)第1乾燥ロールの周速(S1)に対する、第2乾燥ロールの周速(S2)の比(S2/S1)を1.030とし;(δ)揮発分率が13質量%になったときの乾燥ロール(第7乾燥ロール)の周速(ST)に対する、次の乾燥ロール(第8乾燥ロール)の周速(ST+1)の比(ST/ST+1)を0.998とし;(ε)第1乾燥ロールの周速(S1)に対する、最終乾燥ロールの周速(SL)の比(SL/S1)を0.975として、PVAフィルムを製造した。
(ii) 上記(i)で得られたPVAフィルムのΔn(MD)Ave、Δn(TD)Ave、質量膨潤度および限界延伸倍率を上記した方法で測定したところ、下記の表1に示すとおりであった。
(i) 上記(1)で得られたPVAフィルムの幅方向(TD)の中央部から長さ方向(MD)×幅方向(TD)=10cm×5cmの試験片を採取し、当該試験片の長さ方向の両端を、延伸部分のサイズが長さ方向(MD)×幅方向(TD)=5cm×5cmとなるように延伸治具に固定し、温度30℃の水中に38秒間浸漬している間に12cm/分の延伸速度で元の長さの2.2倍に長さ方向(MD)に一軸延伸(1段目延伸)した後、ヨウ素を0.03質量%およびヨウ化カリウムを3質量%の濃度で含有する温度30℃のヨウ素/ヨウ化カリウム水溶液中に60秒間浸漬している間に12cm/分の延伸速度で元の長さの3.3倍まで長さ方向(MD)に一軸延伸(2段目延伸)し、次いでホウ酸を3質量%およびヨウ化カリウムを3質量%の濃度で含有する温度30℃のホウ酸/ヨウ化カリウム水溶液中に約20秒間浸漬している間に12cm/分の延伸速度で元の長さの3.6倍まで長さ方向(MD)に一軸延伸(3段目延伸)し、続いてホウ酸を4質量%およびヨウ化カリウムを約5質量%の濃度で含有する温度約60℃のホウ酸/ヨウ化カリウム水溶液中に浸漬しながら12cm/分の延伸速度で上記で測定したPVAフィルムの限界延伸倍率の直前の延伸倍率まで長さ方向(MD)に一軸延伸(4段目延伸)した後、ヨウ化カリウムを3質量%の濃度で含有するヨウ化カリウム水溶液中に10秒間浸漬してヨウ素イオン含浸処理を行い、その後60℃の乾燥機で4分間乾燥して、偏光フィルム(厚み約21μm)を製造した。
これにより得られた偏光フィルムの透過率(Y)および偏光度(V)を上記した方法で求め、横軸を透過率(Y)および縦軸を偏光度(V)とするグラフにその点をプロットした。
これにより得られた偏光フィルムの透過率(Y)および偏光度(V)を上記した方法で求め、上記(i)のグラフにその点をプロットした。
(iii) 上記(i)において、2段目延伸時の温度30℃のヨウ素/ヨウ化カリウム水溶液中への浸漬時間を60秒間から90秒間に変えたこと以外は上記(i)と同じ操作を行って[各延伸段階での延伸速度はいずれも上記(i)と同じ12cm/分]、偏光フィルム(厚み約21μm)を製造した。
これにより得られた偏光フィルムの透過率(Y)および偏光度(V)を上記した方法で求め、上記(i)のグラフにその点をプロットした。
(iv) 上記(i)において、2段目延伸時の温度30℃のヨウ素/ヨウ化カリウム水溶液中への浸漬時間を60秒間から105秒間に変えたこと以外は上記(i)と同じ操作を行って[各延伸段階での延伸速度はいずれも上記(i)と同じ12cm/分]、偏光フィルム(厚み約21μm)を製造した。
これにより得られた偏光フィルムの透過率(Y)および偏光度(V)を上記した方法で求め、上記(i)のグラフにその点をプロットした。
(v) 上記(i)において、2段目延伸時の温度30℃のヨウ素/ヨウ化カリウム水溶液中への浸漬時間を60秒間から120秒間に変えたこと以外は上記(i)と同じ操作を行って[各延伸段階での延伸速度はいずれも上記(i)と同じ12cm/分]、偏光フィルム(厚み約21μm)を製造した。
これにより得られた偏光フィルムの透過率(Y)および偏光度(V)を上記した方法で求め、上記(i)のグラフにその点をプロットした。
(vi) 上記(i)~(v)でグラフにプロットした5つの点の近似曲線をグラフ上にひいて、当該近似曲線から、透過率(Y)が44.25%であるときの偏光度(V)の値を求めたところ、下記の表1に示すように、99.98であった。
(1) 実施例1において、PVAフィルムを製造する際の製膜条件を、下記の表1に記載するように変えて、実施例1の(1)と同様にしてPVAフィルムを製造した。ただし、実施例2においては、製膜原液として、ポリ酢酸ビニルをけん化することにより得られたPVA(けん化度99.9モル%、重合度2400)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73質量%の製膜原液を使用した。
これにより得られた各PVAフィルムのΔn(MD)Ave、Δn(TD)Ave、質量膨潤度および限界延伸倍率を上記した方法で測定したところ、下記の表1に示すとおりであった。
(2) 上記(1)で得られた各PVAフィルムの幅方向(TD)の中央部から採取した長さ方向(MD)×幅方向(TD)=10cm×5cmの試験片を用いて、実施例1の(2)と同じ操作を行って、各実施例ごとに5種類の偏光フィルムを製造し、それぞれの偏光フィルムの透過率(Y)および偏光度(V)を求め、横軸を透過率(Y)および縦軸を偏光度(V)とするグラフにその点をプロットし、グラフにプロットした5つの点の近似曲線をグラフ上にひいて、当該近似曲線から、透過率(Y)が44.25%であるときの偏光度(V)の値を求めたところ、下記の表1に示すとおりであった。
(1) 実施例1において、PVAフィルムを製造する際の製膜条件を、下記の表2に記載するように変えて、実施例1の(1)と同様にしてPVAフィルムを製造した。
これにより得られた各PVAフィルムのΔn(MD)Ave、Δn(TD)Ave、質量膨潤度および限界延伸倍率を上記した方法で測定したところ、下記の表2に示すとおりであった。
(2) 上記(1)で得られた各PVAフィルムの幅方向(TD)の中央部から採取した長さ方向(MD)×幅方向(TD)=10cm×5cmの試験片を用いて、実施例1の(2)と同じ操作を行って、各比較例ごとに5種類の偏光フィルムを製造し、それぞれの偏光フィルムの透過率(Y)および偏光度(V)を求め、横軸を透過率(Y)および縦軸を偏光度(V)とするグラフにその点をプロットし、グラフにプロットした5つの点の近似曲線をグラフ上にひいて、当該近似曲線から、透過率(Y)が44.25%であるときの偏光度(V)の値を求めたところ、下記の表2に示すとおりであった。
それに対して、比較例1~4のPVAフィルムは式(I)を満たしておらず、そして比較例4および5のPVAフィルムは式(II)を満たしていないために、実施例1~5のPVAフィルムに比べて、いずれも、限界延伸倍率が低い。
それに対して、比較例1~5のPVAフィルムのうち、比較例4のPVAフィルムは限界延伸倍率が6よりも小さいために、当該比較例の条件で偏光フィルムを製造した場合に6倍以上の延伸倍率で一軸延伸することはできず、延伸した場合にはフィルムが破断し易く、また比較例1~3および5のPVAフィルムも6倍以上の延伸倍率で一軸延伸するにはフィルムの破断の点で心配がある。
このことを、実施例1~5についてみると、実施例1~5のPVAフィルムは、比較例1~5のPVAフィルムに比べて、限界延伸倍率が0.10~0.98ポイント(倍)も高いから、例えば、PVAフィルムの長さが1000mであるとすると、それを用いて上記実施例の条件で偏光フィルムを製造した場合に、偏光フィルムの長さが、比較例1~5のPVAフィルムを用いた場合に比べて、100~980mも長くなることになり、より多くの偏光フィルムを得ることができる。
Claims (8)
- 下記の式(I)および(II)を満足することを特徴とするポリビニルアルコール系重合体フィルム。
Δn(MD)Ave-0.1×10-3≦Δn(TD)Ave≦Δn(MD)Ave+0.25×10-3 (I)
Δn(TD)Ave≦2.5×10-3 (II)
[上記式中、Δn(MD)Aveは、ポリビニルアルコール系重合体フィルムの機械流れ方向の複屈折率を当該フィルムの厚み方向に平均化した値を示し、Δn(TD)Aveは、ポリビニルアルコール系重合体フィルムの幅方向の複屈折率を当該フィルムの厚み方向に平均化した値を示す。] - 下記の式(III)を満足する、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。
1.3×10-3≦Δn(MD)Ave≦2.0×10-3 (III) - 厚みが30~65μmの範囲内にある、請求項1または2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フィルムの製造方法であって、
(a) 回転軸が互いに平行な複数の乾燥ロールを備える製膜装置を使用し、当該製膜装置の第1乾燥ロール上にポリビニルアルコール系重合体を含む製膜原液を膜状に吐出して部分乾燥した後にそれに続く乾燥ロールで更に乾燥して製膜し;その際に、
(b) 第1乾燥ロールの周速(S1)に対するポリビニルアルコール系重合体膜の揮発分率が13質量%になったときの乾燥ロールの周速(ST)の比(ST/S1)を0.990~1.050にし;
(c) ポリビニルアルコール系重合体膜の揮発分率が13質量%になったときの乾燥ロールの周速(ST)に対する最終乾燥ロールの周速(SL)の比(SL/ST)を0.960~0.980にし;
(d) 第1乾燥ロールの周速(S1)に対する最終乾燥ロールの周速(SL)の比(SL/S1)を0.970~1.010にする;
ことを特徴と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。 - 第1乾燥ロールから剥離するときのポリビニルアルコール系重合体膜の揮発分率が17~30質量%である、請求項4に記載の製造方法。
- 各乾燥ロールのロール表面温度が65℃以上である、請求項4または5に記載の製造方法。
- ポリビニルアルコール系重合体を含む製膜原液の揮発分率が60~75質量%であり、第1乾燥ロールのロール表面温度が80~120℃であり、第1乾燥ロールの周速(S1)が8~25m/分である、請求項4~6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 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系重合体フィルムから製造した偏光フィルム。
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