CN101792535B - 聚乙烯醇膜及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了膜厚度为30至70μm且对不锈钢辊的动摩擦系数为0.03或更小的聚乙烯醇膜以及生产该聚乙烯醇膜的方法。
Description
本申请为国际申请日2005年11月1日、国际申请号PCT/JP2005/020107于2007年5月8日进入中国国家阶段、申请号200580038168.0、发明名称“聚乙烯醇膜及其生产方法”的分案申请。
技术领域
本发明涉及聚乙烯醇膜。更具体来说,本发明涉及传送性优良且无光疵的聚乙烯醇膜及其生产方法。
背景技术
目前,聚乙烯醇膜是通过将聚乙烯醇基树脂溶于溶剂如水中制备原料溶液,然后通过溶液-浇涂法(下文称为浇涂法)成膜并利用金属加热辊等干燥生产的。如此获得的聚乙烯醇膜因其优良的染色性和吸附力而得到了广泛应用,例如偏振膜就是其应用之一。偏振膜已被用作液晶显示器的元素组成元件,并且近年来其应用已扩展至要求高清晰度和高可靠性的设备中。
在这种情况下,随着液晶电视等的显示器尺寸变大,偏振膜和作为其原料膜(raw film)的聚乙烯醇膜的尺寸也随之变大。例如,几年前使用宽1m的聚乙烯醇膜,但在这几年中宽2m的聚乙烯醇膜成为主流并且目前已出现宽3m或更宽的产品。此外,几年前长2000m的辊目前已伸长至4000m。
为了加宽和加长,生产该聚乙烯醇膜的方法已得到改进。人们试图不仅仅改进设备,而且试图提高聚乙烯醇基树脂的聚合度和结晶度或膜的含水量并试图提高膜本身的加工性能。例如,人们已提出了在聚乙烯醇膜的成膜步骤中限定含水量的方法(参见,例如专利文献1)、规定缠绕设备和滚筒之间的速率以改进拉伸性能的方法(参见,例如专利文献2)、限定与聚乙烯醇膜接触的辊的静摩擦系数的方法(参见,例如专利文献3)等。
但是,即使通过这些公开的技术,在将膜以辊至辊方式连续传送时,生产有时因断裂和褶皱而终止。此外,即使在得到聚乙烯醇膜时,由于辊和膜之间的摩擦而产生细微的划痕,因此在偏振膜的生产时线性光疵有时变得明显。具体来说,当在成品膜的表面喷撤防粘颗粒以改进传送性和避免堵塞时明显观察到偏振膜的光疵。此外,在聚乙烯醇膜和偏振膜的生产中,通常以辊至辊的方式进行连续生产,因此在生产一旦停止时需花费大量的劳力来恢复整条线。因此考虑到生产率、近几年的成本节省和光学性能,要求进一步改进聚乙烯醇膜的生产方法。
专利文献1:JP-A-2002-28938
专利文献2:JP-A-2001-315141
专利文献3:JP-A-2004-17321
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种能够应对其加宽和加长、传送性优良且无光疵的聚乙烯醇膜以及生产该膜的方法。
解决问题的手段
本发明人为解决上述问题进行了深入研究,结果发现通过如下所示的聚乙烯醇膜和生产该聚乙烯醇膜的方法可以实现上述目的,从而完成了本发明。也就是说,通过以下聚乙烯醇膜和生产该聚乙烯醇膜的方法实现了本发明的目的。
(1)聚乙烯醇膜,具有30至70μm的膜厚度并且对不锈钢辊的动摩擦系数为0.03或更小。
(2)根据上述(1)的聚乙烯醇膜,包括重均分子量为140000至260000的聚乙烯醇基树脂。
(3)根据上述(1)的聚乙烯醇膜,具有0.05μm或更小的表面粗糙度(Ra)。
(4)根据上述(1)的聚乙烯醇膜,具有2m或更大的膜宽度。
(5)根据上述(1)的聚乙烯醇膜,具有4000m或更大的膜长度。
(6)根据上述(1)的聚乙烯醇膜,用作偏振膜的原料膜。
(7)生产聚乙烯醇膜的方法,包括:
(A)制备含表面活性剂且含水量为60至90wt%的水性聚乙烯醇基树脂溶液的步骤;和
(B)通过浇涂法由上述水性聚乙烯醇基树脂溶液生产含水量为5wt%或更小的聚乙烯醇膜的步骤,
其中在生产聚乙烯醇膜的步骤中使上述水性聚乙烯醇基树脂溶液中水的蒸发速率为15-30wt%/分钟。
(8)根据上述(7)的生产聚乙烯醇膜的方法,其中上述表面活性剂是含氮的表面活性剂并且相对于聚乙烯醇基树脂在上述水性聚乙烯醇膜溶液中含有0.01wt%或更多的表面活性剂。
(9)根据上述(7)的生产聚乙烯醇膜的方法,其中上述表面活性剂是含氮的非离子表面活性剂。
(10)生产聚乙烯醇膜的方法,包括:
(A)制备含表面活性剂且含水量为60至90wt%的水性聚乙烯醇基树脂溶液的步骤;和
(B)通过浇涂法由上述水性聚乙烯醇基树脂溶液生产含水量为5wt%或更小的聚乙烯醇膜的步骤,
其中在生产聚乙烯醇膜的步骤中使上述水性聚乙烯醇基树脂溶液中水的蒸发速率为15-30wt%/分钟,且上述聚乙烯醇膜是根据上述(1)的聚乙烯醇膜。
(11)根据上述(10)的生产聚乙烯醇膜的方法,其中上述表面活性剂是含氮的表面活性剂并且相对于聚乙烯醇基树脂在上述水性聚乙烯醇膜溶液中含有0.01wt%或更多的表面活性剂。
(12)根据上述(10)的生产聚乙烯醇膜的方法,其中上述表面活性剂是含氮的非离子表面活性剂。
(13)由根据上述(1)的聚乙烯醇膜形成的偏振膜。
(14)偏振板,包括根据上述(13)的偏振膜;和设置在上述偏振膜的至少一表面上的保护膜。
发明优点
由于本发明的聚乙烯醇膜具有小的表面粗糙度和动摩擦系数以及由此的高滑动性,因此该膜传送性优良。而且,本发明的聚乙烯醇膜是无光疵的聚乙烯醇膜,因此可用作偏振膜的原料膜。
最佳实施方式
本发明涉及膜厚度为30至70μm且对不锈钢辊的动摩擦系数为0.03或更小的聚乙烯醇膜。
作为在聚乙烯醇膜中所用的聚乙烯醇基树脂,通常使用通过皂化由乙酸乙烯酯聚合得到的聚乙酸乙烯酯获得的树脂。但是,在本发明中,所述树脂不必仅限于此,还可以使用通过皂化乙酸乙烯酯与少量乙酸乙烯酯可共聚成分的共聚物得到的树脂。作为乙酸乙烯酯可共聚成分,例如可以使用不饱和羧酸和其盐,酯,酰胺或腈;具有2至30个碳原子的烯烃,例如乙烯、丙烯、正丁烯和异丁烯;乙烯醚;不饱和磺酸盐等。
聚乙烯醇基树脂的重均分子量没有特别限制,但优选为120000至300000,更优选为140000至260000,更优选为160000至200000。如果重均分子量小于120000,在使用该聚乙烯醇膜作光学膜时就不能获得足够的光学性能。如果重均分子量大于300000,在使用该膜作偏振膜时拉伸困难并因此难以工业生产,因此这种情况是不优选的。顺便提及的是,聚乙烯醇基树脂的重均分子量是指通过GPC-LALLS法测量的重均分子量。
此外,聚乙烯醇基树脂的皂化度优选为97至100mol%,更优选98至100mol%,进一步优选99至100mol%。如果皂化度小于97mol%,在使用该聚乙烯醇膜作光学膜时就不能获得足够的光学性能,因此这种情况是不优选的。
本发明生产聚乙烯醇膜的方法没有特别限制,例如可通过以下本发明生产聚乙烯醇膜的方法或类似方法来生产。
本发明生产聚乙烯醇膜的方法包括:
(A)制备含表面活性剂且含水量为60至90wt%的水性聚乙烯醇基树脂溶液的步骤,和
(B)通过浇涂法由上述水性聚乙烯醇基树脂溶液生产含水量为5wt%或更小的聚乙烯醇膜的步骤,
其中在生产聚乙烯醇膜的步骤中使上述水性聚乙烯醇基树脂溶液中水的蒸发速率为15-30wt%/分钟。
在本发明的生产方法中,将表面活性剂加入到水性聚乙烯醇基树脂溶液中以提高膜的滑动性。作为表面活性剂,通常可以使用非离子表面活性剂或阳离子表面活性剂。本发明所用的表面活性剂优选为含氮的表面活性剂。而且,本发明所用的表面活性剂优选为非离子表面活性剂。从成膜后在膜的表面层部分易于定位的角度看,特别优选使用含氮的非离子表面活性剂。尽管在干燥步骤中表面活性剂向聚乙烯醇膜表面迁移的机理不清楚,但人们推测这是由于与水具有高亲合力的表面活性剂随着水向表面迁移而向膜表面迁移。
作为含氮的非离子表面活性剂,可述及下式(1)所代表的高级脂肪酸一烷醇酰胺、下式(2)所代表的高级脂肪酸二烷醇酰胺、下式(3)所代表的高级脂肪酸酰胺、下式(4)所代表的聚氧乙烯-烷基胺或下式(5)的化合物等。
R1CONH-R2-OH (1)
R1CONH-(R2-OH)2 (2)
R1CONH2 (3)
R1NH(C2H4O)XH (4)
H(C2H4O)yN(R1)(C2H4O)XH (5)
而且,除此之外,还可使用聚氧乙烯高级脂肪酸酰胺、胺氧化物等。
在式(1)至(5)中,R1为具有6至22个碳原子,优选8至18个碳原子的烷基或链烯基。如果烷基或链烯基的碳原子数小于6,表面活性剂的疏水性不够。如果碳原子数大于22,表面活性剂的亲水性不够。R2为-C2H5-、-C3H6-或-C4H8-。如果R2不是上述链烯基,表面活性剂的亲水性不够。此外,x和y分别是1至20的整数,并且x和y可以相同或不同。如果x和y中至少一个为21或更大的整数,水性聚乙烯醇基树脂溶液与表面活性剂的相容性变差。在使用该表面活性剂时,R1所代表的烷基可以是单一类型的烷基或具有不同碳原子数的烷基的混合物,例如衍生自椰子油、棕榈油、橄榄油或牛脂的烷基。
作为高级脂肪酸烷醇酰胺的具体实例,可述及己酸一或二乙醇酰胺、己酸一或二丙醇酰胺、己酸一或二丁醇酰胺、辛酸一或二乙醇酰胺、辛酸一或二丙醇酰胺、辛酸一或二丁醇酰胺、癸酸一或二乙醇酰胺、癸酸一或二丙醇酰胺、癸酸一或二丁醇酰胺、月桂酸一或二乙醇酰胺、月桂酸一或二丙醇酰胺、月桂酸一或二丁醇酰胺、棕榈酸一或二乙醇酰胺、棕榈酸一或二丙醇酰胺、棕榈酸一或二丁醇酰胺、硬脂酸一或二乙醇酰胺、硬脂酸一或二丙醇酰胺、硬脂酸一或二丁醇酰胺、油酸一或二乙醇酰胺、油酸一或二丙醇酰胺、油酸一或二丁醇酰胺、椰子油脂肪酸一或二乙醇酰胺、椰子油脂肪酸一或二丙醇酰胺、椰子油脂肪酸一或二丁醇酰胺等。其中,适用月桂酸二乙醇酰胺和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺。
作为高级脂肪酸酰胺的具体实例,可述及己酸酰胺、辛酸酰胺、癸酸酰胺、月桂酸酰胺、棕榈酸酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺等。其中,优选使用棕榈酸酰胺和硬脂酸酰胺。
作为聚氧乙烯烷基胺的具体实例,可述及聚氧乙烯己胺、聚氧乙烯庚胺、聚氧乙烯辛胺、聚氧乙烯壬胺、聚氧乙烯癸胺、聚氧乙烯十二烷胺、聚氧乙烯十四烷胺、聚氧乙烯十六烷胺、聚氧乙烯十八烷胺、聚氧乙烯油基胺、聚氧乙烯二十烷胺等。其中,优选使用聚氧乙烯十二烷胺。
作为聚氧乙烯高级脂肪酸酰胺的具体实例,可述及聚氧乙烯己酸酰胺、聚氧乙烯辛酸酰胺、聚氧乙烯癸酸酰胺、聚氧乙烯月桂酸酰胺、聚氧乙烯棕榈酸酰胺、聚氧乙烯硬脂酸酰胺、聚氧乙烯油酸酰胺等。其中优选使用聚氧乙烯月桂酸酰胺和聚氧乙烯硬脂酸酰胺。
作为胺氧化物的具体实例,可述及二甲基月桂基胺氧化物、二甲基硬脂基胺氧化物、二羟乙基月桂基胺氧化物等。其中优选使用二甲基月桂基胺氧化物。
在上述含氮表面活性剂中,从水性聚乙烯醇基树脂溶液与表面活性剂的相容性的角度看优选使用聚氧乙烯烷基胺、高级脂肪酸酰胺等。
向水性聚乙烯醇基树脂溶液中加入的表面活性剂的量优选占聚乙烯醇基树脂的0.01wt%,进一步优选0.01至3wt%,更优选0.03至2wt%,特别优选0.05至1wt%。如果所加表面活性剂的量小于0.01wt%,在所生产的膜表面附近中表面活性剂的量不够并因此使本发明的优点发挥不充分。相反,如果所加表面活性剂的量超过3wt%,膜的表面性能变差,因此这种情况是不优选的。
在步骤(A)中,制备水性聚乙烯醇基树脂溶液的方法没有特别限制,并且该溶液可通过将调节聚乙烯醇基树脂含水量获得的聚乙烯醇基树脂湿饼溶于水中的方法来制备。可利用多螺杆挤出机来制备或通过向装有垂直循环流型混合叶轮的溶解罐中引入水蒸气溶解含水聚乙烯醇基树脂湿饼来制备。
除聚乙烯醇基树脂和上述表面活性剂之外,从机械性和生产率的角度看,优选根据需要向水性聚乙烯醇基树脂溶液中加入通常使用的增塑剂如甘油、双甘油、三甘油、乙二醇、三甘醇或聚乙二醇。增塑剂的加入量优选占聚乙烯醇基树脂的30wt%或更少,更优选3至25wt%,进一步优选5至20wt%。如果加入量超过30wt%,所生产的膜的强度差,因此这种情况是不优选的。
本发明如此获得的水性聚乙烯醇基树脂溶液的含水量(下述的含水量a)为60至90wt%(树脂浓度为40至10wt%),优选为65至85wt%(树脂浓度为35至15wt%),特别优选为70至80wt%(树脂浓度为30至20wt%)。如果含水量小于60wt%,该水溶液的粘度太高,因此难以得到均匀溶液。相反,如果含水量大于90wt%,需要大量时间来蒸发水分,因此这种情况下的生产率差。
为在干燥步骤中控制水的蒸发速率,可向水性聚乙烯醇基树脂溶液中每100重量份水加入30重量份或更少的少量助溶剂。助溶剂优选为水溶性溶剂并且可使用甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、三羟甲基丙烷、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、乙二胺、二亚乙基三胺及其混合物。
然后,通常对步骤(A)中制备的水性聚乙烯醇基树脂溶液进行消泡处理。作为消泡方法,可述及的方法包括静置消泡法、多螺杆挤出机消泡法等。多螺杆挤出机没有特别限制,只要它是具有排架的多螺杆挤出机即可,但通常使用双螺杆挤出机。
在消泡处理后,将一定量的水性聚乙烯醇基树脂溶液加入到T型缝模中一定的量。然后将从缝模中喷射出的水性聚乙烯醇基树脂溶液浇涂在滚筒或循环带上并干燥由浇涂法形成的膜以形成含水量为5wt%或更少的膜(步骤(B))。
在水性聚乙烯醇基树脂溶液的浇涂中,通常使用滚筒或循环带,但从加宽、加长、膜厚度的均匀性等的角度看优选使用滚筒。
在本发明的生产方法中,将水性聚乙烯醇基树脂溶液中水的蒸发速率控制在15至30wt%/分钟。本文中的蒸发速率(wt%/分钟)是用下式所代表的值,其中在步骤(A)中制备的水性聚乙烯醇基树脂溶液的含水量用a(wt%)表示,干燥后膜的含水量用b(wt%)表示,从水性聚乙烯醇基树脂溶液喷射到滚筒上的时间点至膜干燥结束的时间点之间的时间段用T(min)表示。
蒸发速率=(a-b)/T
在本发明的生产方法中,控制蒸发速率为15至30wt%/分钟,优选18至27wt%/分钟,更优选20至25wt%/分钟。看起来好像更快的蒸发速率会导致表面活性剂向膜表面附近有效迁移,而不会使表面活性剂在所生产的膜中扩散并离开。如果蒸发速率小于15wt%/分钟,表面活性剂向膜表面的迁移不足,因此滑动性的改进效果不充分。相反,如果蒸发速率大于30wt%/分钟,发生表面活性剂的渗出,从而使膜的表面光滑度降低和膜的外观变差如泛白。如果足够量的表面活性剂迁移至膜表面附近,膜表面与主要由不锈钢制成的用于膜或偏振膜生产的各步骤中的金属辊(下文称为SUS)之间的滑动性提高,从而使得因与金属辊接触导致的膜表面上的划痕消失。
干燥后聚乙烯醇膜的含水量b为5wt%或更少,优选4wt%或更少,更优选3wt%或更少。此外,含水量b的下限优选为0.5wt%或更高。如果含水量大于5wt%,干燥就不充分,从而易于产生褶皱等。
在本发明中,如下测量干燥后聚乙烯醇膜的含水量b。也就是说,制备15cmx15cm的膜作为样品膜并测量本发明样品膜的重量(减压干燥前)。样品膜的厚度没有特别限制,只要其为30至70μm即可。然后,将本发明样品膜在83℃真空干燥炉(真空度:10mmHg或更低)中减压干燥并测量减压干燥后样品膜的重量。由减压干燥前后样品膜的重量,根据以下方程式计算含水量b。
含水量b(%)={(减压干燥前膜重量)-(减压干燥后膜重量)}x100/(减压干燥前膜重量)
在成膜步骤和干燥步骤控制蒸发速率。成膜步骤的蒸发速率主要是由滚筒的表面温度和水性聚乙烯醇基树脂溶液与滚筒的接触时间决定的,但通过吹热空气可加速蒸发。滚筒的表面温度优选为70至100℃,更优选80至95℃,进一步优选85至95℃。如果温度低于70℃,生产率低,但是如果温度大于100℃,在聚乙烯醇基树脂膜中就会形成气泡。接触时间优选为30至240秒钟,更优选40至180秒钟,进一步优选50至120秒钟。如果接触时间小于30秒钟,在干燥步骤中易于产生褶皱。如果接触时间大于240秒钟,生产率低,因此这种情况是不优选的。
成膜后将要进行的干燥步骤没有特别限制,可述及的方法包括用多个热辊干燥的方法、用漂浮式干燥器干燥的方法等。干燥温度和干燥时间没有特别限制,只要水的蒸发速率为15至30wt%/分钟即可,但优选干燥温度为50至150℃。
在本发明中,所得聚乙烯醇膜对不锈钢辊的动摩擦系数为0.03或更低,优选为0.01至0.03,特别优选0.02至0.03。在本发明中,膜对不锈钢辊的动摩擦系数μ是在膜上以100mm/分钟的速率滚动宽40mm、直径80mm、重2.0kg和表面粗糙度0.05μm的SUS 304测试辊时基于驱动力F(kgf)按照下式计算的滚动摩擦系数。
μ=F/2.0
如果动摩擦系数为0.03或更小,裂缝和褶皱不会产生,而且在以辊至辊方式通过由SUS制成的辊传送膜时可以高生产率地传送并进而得到无光疵的聚乙烯醇膜。
在本发明中,表面粗糙度(Ra)是按照JIS B0601计算的算术平均粗糙度并且0.05μm的测试辊的表面粗糙度(Ra)是用于传送和缠绕普通光学膜的辊的值。
此外,本发明聚乙烯醇膜的表面粗糙度(Ra)优选为0.05μm或更低,更优选为0.03μm或更低,特别优选0.01至0.02μm。如果表面粗糙度(Ra)大于0.05μm,在膜的表面上发生光散射,因此这种情况是不优选的。
本发明聚乙烯醇膜的透光率优选为90%或更高,更优选91%或更高。透光率的上限为95%。
本发明聚乙烯醇膜的抗张强度优选为70N/mm2或更高,更优选75N/mm2或更高。此外,抗张强度的上限优选为115N/mm2或更低,更优选110N/mm2或更低。在本申请上下文中,本发明的抗张强度是如此获得的:将在20℃和65%RH环境下水分受控的测试件在相同的环境中以1000mm/分钟的拉伸速率进行拉伸试验。
本发明聚乙烯醇膜的溶解温度优选为65℃或更高,进一步优选65至90℃,更优选71至80℃。在本申请上下文中,本发明中的完全溶解温度是将2000ml水加入2L烧杯中并升温至30℃,然后加入2cmx2cm膜测试件并在搅拌下以3℃/分钟的速率升温至膜完全溶解时的温度。膜测试件的厚度没有特别限制,只要其为30至70μm即可。
此外,本发明的聚乙烯醇膜具有30至70μm的厚度,优选35至55μm,特别优选40至50μm。如果厚度小于30μm,拉伸困难并因此在将该膜用作偏振膜的情况下不能得到足够的偏振性能。如果厚度大于70μm,在用该膜生产偏振膜并将所得膜连接于液晶面板上时,易于产生诸如随时间泛白和面板显示质量变差的麻烦。
在本发明的聚乙烯醇膜中,其宽度和长度是任选的,但考虑到近年来长和宽增加的趋势,宽度优选为2m或更宽,进一步优选2.5m或更宽,特别优选3m或更宽并且长度优选为1000m或更长,进一步优选2000m或更长,特别优选3000m或更长。从偏振膜的生产率的角度看,长度特别优选为4000m或更长,进一步优选4000至15000m。如果宽度小于2m或长度小于1000m,偏振膜的生产率就低。
本发明的聚乙烯醇膜具有作为光学膜的足够光滑度和外观,因此优选用作光学用途的原料膜,尤其是偏振膜的生产。用于偏振膜生产的聚乙烯醇膜的厚度如上所述为30至70μm,优选35至55μm,特别优选40至50μm。
本发明的偏振膜是利用上述的聚乙烯醇膜通过常规染色、拉伸、与硼酸交联和热处理生产的。作为生产偏振膜的方法,可适当选择并使用的方法包括拉伸聚乙烯醇膜、在碘或二向色染料的溶液中浸渍染色、然后用硼化物处理的方法,同时拉伸和染色并接着用硼化物处理的方法,用碘或二向色染料染色和拉伸并接着用硼化物处理的方法,染色和接着在硼化物溶液中拉伸的方法等。因此,该聚乙烯醇膜(未拉伸膜)可分别或同时进行拉伸,染色和进一步用硼化物处理。但是,从生产率的角度看,优选在染色步骤和硼化物处理步骤的至少一步骤中进行单轴拉伸。
该拉伸优选理想地是沿单轴拉伸方向拉伸3至10倍,优选3.5至6倍。这时还可以沿与拉伸方向垂直的方向进行轻微拉伸(避免宽度方向收缩的拉深度或更高拉深度)。拉伸温度可以在40至170℃之间适当地选择。此外,拉伸倍数可在上述范围内最终设定且拉伸操作不仅可在一个阶段,而且可在生产步骤中的任意阶段进行。
膜的染色通常是通过使膜与含碘或二向色染色的液体接触来进行的。通常使用碘-碘化钾的水溶液且优选碘的浓度为0.1至20g/L,碘化钾的浓度为10至70g/L,碘化钾与碘的重量比为10至100。实际生产中染色时间为约30至500秒。处理浴的温度优选为5至60℃。除水溶剂外可以向水溶液中加入与水互溶的有机溶剂。对于接触手段,可以采用任意手段如浸渍、涂敷和喷雾。
通常对染色处理后的膜用硼化物进行处理。作为硼化物,实际生产中可使用硼酸或硼砂。优选以浓度约0.3至2mol/L的水溶液或水-有机溶剂混合溶液的形式使用硼化物。在实际生产中需要溶液中共存少量的碘化钾。优选使用浸渍方法作为处理方法,但也可使用涂敷方法或喷雾方法。处理温度优选为约40至约70℃和处理时间优选为约2至20分钟。此外,可根据需要在处理过程中进行拉伸操作。
如此得到的本发明偏振膜的偏振度优选为98至99.9%,更优选99至99.9%。如果偏振度小于98%,液晶显示器的对比度降低,因此这种情况是不优选的。
此外,本发明偏振膜的单透光率优选为43%或更高。如果透光率小于43%,可能无法获得高亮度的液晶显示器。在上下文中,偏振膜的单透光率的上限为46%。
本发明的偏振膜可用作其上一面或两面具有保护膜的偏振板。保护膜优选为光各向同性聚合物膜或聚合物片。作为保护膜,例如可述及纤维素三醋酸酯、纤维素二醋酸酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醚砜、聚芳酯、聚-4-甲基戊烯、聚苯醚、环型聚烯烃或降冰片烯基聚烯烃的膜或片。
此外,为了使膜变薄,可以在偏振膜的一面或两面上涂敷可固化树脂如聚氨酯基树脂、丙烯酸树脂或脲树脂代替上述保护膜以得到叠层结构。
有时在偏振膜(包括在其至少一面上层积保护膜或可固化树脂的膜)的一面上根据需要通过公知方法形成透明压敏粘合剂层后将其付诸应用。作为压敏粘合剂层,主要包括丙烯酸酯树脂如丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯或丙烯酸2-乙基己酯与α-单烯羧酸如丙烯酸、马来酸、衣康酸、甲基丙烯酸或巴豆酸的共聚物(包括其中加入乙烯型单体如丙烯腈、乙酸乙烯酯或苯乙烯的共聚物)的压敏粘合剂层因偏振膜的偏振性不会受到抑制而特别优选。但是,可以不受限制地使用任意透明的压敏粘合剂且可以使用聚乙烯醚基压敏粘合剂或橡胶基压敏粘合剂。
此外,可以在偏振膜(具有上述压敏粘合剂的偏振膜)的一面(无压敏粘合剂的表面)上提供各种功能层。作为功能层,可述及防目眩层、硬涂层、抗反射层、半反射层、反射层、磷光层、扩散层、电发光层、视角扩大层、发光改进层等。此外,还可以组合两种或更多种层。例如,可述及的组合包括诸如防目眩层和抗反射层、磷光层和反射层、磷光层和半反射层、磷光层和光扩散层、磷光层和电发光层以及半反射层和电发光层。但功能层并不仅限于此。
本发明的偏振膜优选用于电子台式计算机,电子钟或表,文字处理器,个人计算机,便携式信息终端,液晶显示器如用于汽车和机器的仪器,太阳镜,护眼镜,3D眼睛,显示器(CRT、LCD等)的反射-减少层,医疗设备,建筑材料,玩具等。
实施例
下面参照实施例来说明本发明的实施方案,但本发明并不仅限于此。
在实施例中,通过以下方法检测聚乙烯醇基树脂的重均分子量、聚乙烯醇膜与不锈钢辊间的动摩擦系数和聚乙烯醇膜的表面粗糙度Ra。
(1)重均分子量
按照GPC-LALLS法在以下条件下测量重均分子量。
1)GPC
设备:Waters制造的244型凝胶渗透色谱仪
柱:Tosoh Corporation制造的TSK-gel-GMPWXL(内径:8mm,长:30cm,两根柱)
溶剂:0.1M Tris缓冲液(pH 7.9)
流速:0.5mL/分钟
温度:23℃
样品浓度:0.040%
过滤器:Tosoh Corporation制造的0.45μmMAISHORI圆板W-25-5
注射量:0.2ml
检测灵敏度(差示折射计检测器):4倍
2)LALLS
设备:Chromatrix制造的KMX-6型低角激光散射光度计
温度:23℃
波长:633nm
第二维里系数x浓度:0mol/g
折射率改变(dn/dc):0.159ml/g
过滤器:MILLIPORE制造的0.45μm过滤器HAWP01300
增益:800mV
(2)动摩擦系数
将宽40mm和长100mm的条形测试件在23℃和50%RH的环境中放置1天后,将其置于平桌上并用宽40mm、直径80mm、重2.0kg和表面粗糙度Ra为0.05μm的由SUS 304制成的辊以100mm/分钟的速率在测试件上滚压70mm。用Shimadzu Corporation制造的autographAGS-H测量此时的驱动力(kgf)并按照下式测定动摩擦系数μ。
μ=F/2.0
(3)表面粗糙度(Ra)
利用Keyence Corporation制造的激光聚焦显微镜VK-8500测量表面粗糙度。测量条件如下。
测量长度:0.3mm,物镜:50倍,定点:0.8μm,滤波:无
[实施例1]
(聚乙烯醇膜的生产)
将18℃的水(200kg)放入500L罐中并将40kg重均分子量为142000、皂化度为99.8mol%的聚乙烯醇基树脂加入其中,接着搅拌15分钟。然后,将水一次性除去后,再加入200kg水并全部搅拌15分钟。将所得浆料除去水,由此得到含水量为40wt%的聚乙烯醇基树脂湿饼。
将所得聚乙烯醇基树脂湿饼(67kg)放入溶解罐中并向其中加入4.2kg作为增塑剂的甘油、28kg聚氧乙烯烷基胺(式(5)中R1为C12H25和x与y分别为1)和10kg水,接着由容器底部导入水蒸气。在内部树脂温度达到50℃时开始搅拌(转速:5rpm)并在内部树脂温度达到100℃时使内部***加压。在温度升至150℃时。停止导入水蒸气(水蒸气的全部导入量为90kg)并搅拌30分钟(转速:20rpm)。在均匀溶解后,得到含水量74wt%的水性聚乙烯醇基树脂溶液。
然后,将所得水性聚乙烯醇基树脂溶液(液体温度为147℃)在双螺杆挤出机中进行消泡处理,将溶液从T型缝模(直形管路模)中喷至滚筒(液体温度95℃)上并浇涂成膜。浇涂条件如下:
滚筒直径:3200mm,宽度:4000mm,转速:10m/分钟,表面温度:95℃,接触时间:54秒
浇涂后立即得到的膜具有20wt%的含水量。将该膜在110℃漂浮式干燥器(长18.5m)中通过在膜两侧吹热风连续干燥111秒。所得聚乙烯醇膜(宽3000m,厚50μm,长4000m)具有4wt%的含水量,并且从喷出至干燥完成所需的时间为165秒(水的蒸发速率:25wt%/分钟)。
所得膜的动摩擦系数为0.021和表面粗糙度(Ra)为0.03μm。
(偏振膜的生产)
将所得聚乙烯醇膜在30℃在由0.2g/L碘和15g/L碘化钾组成的水溶液中浸渍240秒,然后在由60g/L硼酸和30g/L碘化钾组成的水溶液中(55℃)以用硼酸处理5分钟并同时单轴拉伸4倍。之后,将该膜干燥得到偏振膜。如下评价所得偏振膜的光疵。结果如表2所示。
(光疵)
利用具有14000lux的表面照度的光盒观察偏振膜表面的光学线性瑕疵并按照以下标准评价该膜。
○ 无瑕疵
× 有瑕疵
[实施例2-5]
除了用表1所示条件外,以与实施例1相同的方法得到聚乙烯醇膜。所得各膜的动摩擦系数和表面粗糙度如表2所示。
此外,以与实施例1相同的方法得到偏振膜并用与实施例1相同的方法进行评价。结果如表2所示。
[实施例6]
除了使用重均分子量为175000的聚乙烯醇基树脂外,以与实施例1相同的方法得到聚乙烯醇膜。所得膜的动摩擦系数和表面粗糙度如表2所示。
此外,以与实施例1相同的方法得到偏振膜并用与实施例1相同的方法进行评价。结果如表2所示。
[对比实施例1和2]
除了用表1所示条件外,以与实施例1相同的方法得到聚乙烯醇膜。所得各膜的动摩擦系数和表面粗糙度如表2所示。
此外,以与实施例1相同的方法得到偏振膜并用与实施例1相同的方法进行评价。结果如表2所示。
[对比实施例3]
除了用表1所示条件外,以与实施例1相同的方法得到聚乙烯醇膜。但是,表面活性剂沉淀在膜表面且膜外观泛白,因此没有得到值得进行评价的膜。
[表2]
尽管已详细描述了本发明,但参照其具体实施例,本领域技术人员显然可以对其进行各种改变和修饰而不脱离本发明的精神和范围。
本申请是基于2004年11月2日申请的日本专利申请No.2004-319264和2004年12月10日申请的日本专利申请No.2004-357945,并且其内容在此引入作为参考。
工业实用性
根据本发明可以得到传送性优良且无光疵的聚乙烯醇膜。此外,由于本发明的聚乙烯醇膜是无光疵的聚乙烯醇膜,因此可用作偏振膜的原料膜。
Claims (3)
1.生产膜厚度为30至70μm的聚乙烯醇膜的方法,包括:
(A)制备含表面活性剂且含水量为60至90wt%的水性聚乙烯醇基树脂溶液的步骤,其中表面活性剂的量占聚乙烯醇基树脂的0.01至3wt%,以及聚乙烯醇基树脂的重均分子量为120000至300000且聚乙烯醇基树脂的皂化度为97至100mol%;和
(B)通过浇涂法由上述水性聚乙烯醇基树脂溶液生产含水量为5wt%或更小的聚乙烯醇膜的步骤,
其中在生产聚乙烯醇膜的步骤中使上述水性聚乙烯醇基树脂溶液中水的蒸发速率为15-30wt%/分钟。
2.根据权利要求1的生产聚乙烯醇膜的方法,其中上述表面活性剂是含氮的表面活性剂并且相对于聚乙烯醇基树脂在上述水性聚乙烯醇膜溶液中含有0.01wt%或更多的表面活性剂。
3.根据权利要求1的生产聚乙烯醇膜的方法,其中上述表面活性剂是含氮的非离子表面活性剂。
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