JP2008242308A - 光学用フィルム、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ヨウ素が溶解したポリビニルアルコール系樹脂の水溶液を回転する熱ロールに押し出し、加熱、乾燥させ、さらに、一軸方向に延伸処理をすることにより、効率的かつ安定的に光学用フィルムを得る製造方法、及びその製造方法によって得られる光学用フィルムに関する。
【解決手段】ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）１０〜７０重量％、ヨウ素（Ｂ）０．０１〜２重量％、ヨウ化カリウム（Ｃ）０．０１〜２重量％からなる水溶液を回転する加熱ロールに展延することによりフィルムを形成する第１の工程と、前記フィルムの水分含有率が前記（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）からなる水溶液の水分の総含有量の５０〜３０重量％になるように乾燥させる第２の工程と、第２の工程で得られたフィルムを連続的に一軸延伸する第３の工程とを備えたことを特徴とする光学用フィルム等の製造方法、及びそれによって得られる光学用フィルムを提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、ヨウ素及びヨウ化カリウムが溶解したポリビニルアルコール系樹脂の水溶液を回転する熱ロールに押し出し、加熱、乾燥させ、さらに、一軸方向に延伸処理をすることにより、効率的かつ安定的に光学用フィルムを得る製造方法、及びその製造方法によって得られる光学用フィルムに関する。

従来、ポリビニルアルコール系フィルム（以下、「ＰＶＡ系フィルム」と記す。）は、ポリビニルアルコール系樹脂を水などの溶媒に溶解して原液を調製した後、溶液流延法（キャスティング法）により製膜して、金属加熱ロール等を使用して乾燥することにより製造される。このようにして得られたＰＶＡ系フィルムは、透明性に優れたフィルムとして多くの用途に利用されており、その有用な用途の一つに偏光素子等の光学用フィルムが挙げられる。かかる偏光素子は液晶ディスプレイの基本構成要素として用いられており、近年では高品位で高信頼性の要求される機器へとその使用が拡大されており、そのための技術革新も盛んである。

かかる従来の光学用フィルムの製造工程において、ＰＶＡ系フィルムをヨウ素で表面を染色する際、当該ＰＶＡ系フィルムに均一に塗布をするために、ヨウ素又はヨウ化カリウム等のヨウ素の無機塩類からなる水溶液に一定時間浸漬した後、乾燥工程を経ることにより染色する方法が採られていた（例えば、特許文献１〜３参照。）。尚、本明細書において、「塗布」とは、塗布物を被塗布物の表面に設けること、及びそれによって、塗布物が被塗布物に含浸することを含む概念をいう。

特開平８−１３６７２８号公報 特開２００３−２４８１２３号公報 特開２００４−３４１５０３号公報

しかしながら、従来のヨウ素等の水溶液に浸漬、乾燥させることにより、ＰＶＡ系フィルムを染色する方法では、種々の不都合が生じていた。即ち、ＰＶＡ系フィルムの表面に染色されるヨウ素が不均一になった場合には、光学用フィルムの性能に大きく影響してくることから、従来の方法ではＰＶＡフィルムの表面に塗布されるヨウ素等の水溶液を均一にするための設備等が必要であり、かつ均一塗布のための作業者の監視負担が大きかった。

また、従来の製造方法では、ＰＶＡ系フィルムの製造工程、ＰＶＡ系フィルムの表面へのヨウ素等の水溶液による染色工程、及び前記ＰＶＡ系フィルムの表面に塗布されたヨウ素等の水溶液の乾燥工程を経なければならず、工程が煩雑であり、労力負担も少なくなく、加えて生産効率も良くなかったことから、早期の改善が望まれていた。

そこで、本発明は上記の課題を解決するものであり、請求項１に記載の発明は、ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）１０〜７０重量％、ヨウ素（Ｂ）０．０１〜２重量％、ヨウ化カリウム（Ｃ）０．０１〜２重量％からなる水溶液を回転する加熱ロールに展延することによりフィルムを形成する第１の工程と、前記フィルムの水分含有率が前記（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）からなる水溶液の水分の総含有量の５０〜３０重量％になるように乾燥させる第２の工程と、第２の工程で得られたフィルムを連続的に一軸延伸する第３の工程とを備えたことを特徴とする光学用フィルムの製造方法を提供するものである。

また、請求項２に記載の発明は、ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）１０〜７０重量％、ヨウ素（Ｂ）０．０１〜２重量％、ヨウ化カリウム（Ｃ）０．０１〜２重量％からなる水溶液を回転する加熱ロールに展延することによりフィルムを形成する第１の工程と、前記フィルムの水分含有率が前記（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）からなる水溶液の水分の総含有量の５０〜３０重量％になるように乾燥させる第２の工程と、第２の工程で得られたフィルムを連続的に一軸延伸する第３の工程と、少なくとも一以上の回転する加熱ロールに第３の工程で得られたフィルムを接触させながら乾燥処理する第４の工程とを備えたことを特徴とする光学用フィルムの製造方法を提供するものである。

また、請求項３に記載の発明は、ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）１０〜７０重量％、ヨウ素（Ｂ）０．０１〜２重量％、ヨウ化カリウム（Ｃ）０．０１〜２重量％からなる水溶液を回転する加熱ロールに展延することによりフィルムを形成する第１の工程と、前記フィルムの水分含有率が前記（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）からなる水溶液の水分の総含有量の５０〜３０重量％になるように乾燥させる第２の工程と、第２の工程で得られたフィルムを連続的に一軸延伸する第３の工程と、第３の工程で得られたフィルムの両側の表面に保護膜層を設ける第５の工程とを備えたことを特徴とする光学用フィルムの製造方法を提供するものである。

請求項４に記載の発明は、ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）１０〜７０重量％、ヨウ素（Ｂ）０．０１〜２重量％、ヨウ化カリウム（Ｃ）０．０１〜２重量％からなる水溶液を回転する加熱ロールに展延することによりフィルムを形成する第１の工程と、前記フィルムの水分含有率が前記（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）からなる水溶液の水分の総含有量の５０〜３０重量％になるように乾燥させる第２の工程と、第２の工程で得られたフィルムを連続的に一軸延伸する第３の工程と、少なくとも一以上の回転する加熱ロールに第３の工程で得られたフィルムを接触させながら乾燥処理する第４の工程と、第４の工程で得られたフィルムの両側の表面に保護膜層を設ける第５の工程とを備えたことを特徴とする光学用フィルムの製造方法を提供するものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一に記載の特徴に加え、第１の工程のポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）の鹸化度が９０モル％以上であることを特徴とする光学用フィルムの製造方法を提供するものである。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一に記載の製造方法により得られる光学用フィルムを提供するものである。

本発明製造方法によれば、ヨウ素及びヨウ化カリウム（以下、「ヨウ素等」と記す。）を溶解させたポリビニルアルコール系樹脂の水溶液を回転する熱ロールに展延した後、乾燥させるため、従来のＰＶＡ系フィルムを形成する工程、ヨウ素等水溶液を塗布する工程、及びＰＶＡ系フィルムに塗布されたヨウ素等水溶液を乾燥させる工程、という三工程を僅か一工程で行うことができ、生産効率を飛躍的に向上させることができる。

また、従来のようにＰＶＡ系フィルムの表面へのヨウ素等水溶液の均一塗布のための設備が不要であり、かつ当該ＰＶＡ系フィルムへのヨウ素等水溶液の均一塗布のための作業者の監視負担も軽減することができる。

さらに、本発明製造方法により得られた光学用フィルムは、当該フィルムに存在するヨウ素が均一であるため、安定した偏光性等の光学性能を有する。

本発明製造方法に適用されるＰＶＡ系フィルムの素材には、ポリビニルアルコール、又は本発明の効果を損なわない範囲でその誘導体が用いられる。ポリビニルアルコールの誘導体としては、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール等の他、エチレン、プロピレン等のオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸、及びそのアルキルエステル、アクリルアミド等で変性したものがあげられる。

また、前記ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は、１０００〜１００００、好ましくは１５００〜１００００である。また、鹸化度は９０モル％以上のものを用いることが好ましい。

本発明製造方法では、ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）、ヨウ素（Ｂ）、及びヨウ化カリウム（Ｃ）からなる水溶液（以下、「ＰＶＡ等水溶液」と記す。）を使用する。

本発明の製造方法において、まず、ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）の粉末は、通常樹脂に含有されている酢酸ナトリウムを除去するために洗浄される。当該洗浄に際しては、メタノール或いは水で洗浄されるが、メタノールで洗浄した場合には溶剤回収などが必要になるため、水で洗浄する方法が好ましい。

次に、洗浄後の含水ポリビニルアルコール系樹脂、即ちウェットケーキを溶解し、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液を調製するが、ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）の濃度調整の観点から、前記ウェットケーキを脱水を行なうことが好ましい。脱水方法は特に限定されないが、遠心力を利用した方法が好ましい。

本発明製造方法の第１の工程の中の一工程として、前記ウェットケーキを溶解させる際には、ホバートミキサー、ヘンシェルミキサー、ニーダーミキサー等の撹拌装置を使用することができるが、上下循環流発生型撹拌翼を備えた撹拌装置を使用することが好ましい。当該撹拌装置の溶解槽中で水蒸気を吹き込んで、樹脂温度が４０〜８０℃となった時点で、撹拌を開始することが均一溶解できる点で好ましい。樹脂温度が下限値未満ではモーターの負荷が大きくなり、上限値を超えるとポリビニルアルコール系樹脂の固まりが生じて均一な溶解が困難となるため好ましくない。

さらに、水蒸気を吹き込みつつ、樹脂温度が９０〜１００℃となった時点で、缶内を加圧すると均一溶解ができるため好ましい。そして、樹脂温度が１３０〜１５０℃となったところで水蒸気の吹き込みを終了し、０．５〜３時間撹拌を続け、ヨウ素水溶液（Ｂ）及びヨウ化カリウム水溶液（Ｃ）の溶解が所望とする濃度に調整しつつ行なわれる。

かかる方法で得られるポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）のＰＶＡ等水溶液中の濃度は、１０〜７０重量％であることが好ましい。ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）ぼＰＶＡ等水溶液中の濃度が１０重量％未満では乾燥負荷が大きくなり生産効率が低下し、７０重量％を超えると粘度が高くなりすぎて均一な溶解が困難となる。

また、ＰＶＡ等水溶液中のヨウ素（Ｂ）の濃度は０．０１〜２重量％が好ましく、ヨウ化カリウム（Ｃ）の濃度は０．０１〜２重量％が好ましい。

また、前記ＰＶＡ等水溶液中に可塑剤等の添加剤を含有させてもよい。前記可塑剤としては、ポリオールおよびその縮合物等があげられ、たとえばグリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等を例示することができる。可塑剤の使用量は、特に制限されないがポリビニルアルコール系フィルム中、２０重量％以下とするのが好ましい。

さらに、本発明製造方法の第１の工程の中の一工程である混合・撹拌工程において前記ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）、ヨウ素（Ｂ）、及びヨウ化カリウム（Ｃ）をより均一に混合し、加熱されたロールへ連続的かつ効率的に供給するという観点から、二軸押出機を使用することが好ましい。即ち、当該二軸押出機から、ＰＶＡ等水溶液を吐出させ、前記加熱ロールに供給するのである。

また、本発明製造方法において、ＰＶＡ等水溶液を展延するために使用する加熱ロールとは、ドラム型ロール及びエンドレスベルトを指称するものとする。本発明製造方法の第１の工程においては、ＰＶＡ等水溶液を二軸押出機によって加熱ロールへ吐出する場合には、当該加熱ロールとして好ましくドラム型ロールが用いられる。

本発明製造方法の第１の工程においては、上記塗布装置を使用する場合には、当該塗布装置によって、ＰＶＡ系フィルムの厚みを調整することができる。また、ＰＶＡ等水溶液を二軸押出機によって加熱ロールへ吐出する場合には、前記二軸押出機と加熱ロールの間隙を調整することにより、所望の厚みのＰＶＡ系フィルムを得ることも可能である。

また、ＰＶＡ系フィルムは、未延伸の状態で厚さ３０〜１５０μｍ程度に調整することが好ましい。

本発明製造方法の第１の工程で得られたＰＶＡ系フィルムは第２の工程である乾燥工程によって、水分の一部が除去され、ＰＶＡ系フィルムの含水量は、ＰＶＡ等水溶液の水分の総含有量に対し、３０〜５０重量％となようにする。当該水分の含有量が３０〜５０重量％の範囲から外れると後の第３の工程において、効果的な延伸処理ができなくなることがあるからである。

本発明製造方法の第２の工程であるＰＶＡ系フィルムの乾燥処理工程は具体的には、フローティング型ドライヤー等公知の乾燥装置を使用することができるが、表面をハードクロムメッキ処理又は鏡面処理した直径２００ｍｍ〜２０００ｍｍの乾燥用ロールを使用することが好ましい。即ち、製膜化されたＰＶＡ系フィルムの表面と裏面とを複数の乾燥ロールに交互に通過させることにより行なわれる。乾燥ロールの表面温度は特に限定されないが、６０〜１００℃であることが好ましい。かかる表面温度が下限値未満では乾燥不良となり、上限値を超えると乾燥しすぎることとなり、後の延伸工程において所望の延伸処理ができない等の問題が発生することがあり好ましくない。

本発明製造方法の第３の工程においては、ＰＶＡ系フィルムの偏光性能を確保する観点から、一軸方向に延伸処理をする。当該延伸処理をすることにより、前記ＰＶＡ系フィルムを構成する分子を配向させることができる。ＰＶＡ系フィルムの延伸倍率は、十分な偏光性能の付与という観点から、少なくとも４倍以上、好ましくは５倍〜８倍の範囲である。当該第３の工程である延伸処理工程を経ることで、本発明光学用フィルムが得られる。

さらに、前記延伸処理されたＰＶＡ系フィルムは第４の工程である再乾燥工程によって処理することにより、所望により水分をさらに除去してもよい。第４の工程である再乾燥処理工程においては、第２の乾燥処理工程と同様、フローティング型ドライヤー等公知の乾燥装置を使用することができるが、表面をハードクロムメッキ処理又は鏡面処理した直径２００ｍｍ〜２０００ｍｍの乾燥用ロールを使用することが好ましい。即ち、製膜化されたＰＶＡ系フィルムの表面を少なくとも一以上の乾燥ロールで、好ましくは、前記ＰＶＡ系フィルムの表面及び裏面の双方を複数の乾燥ロールに交互に通過させることにより行なわれる。乾燥ロールの表面温度は特に限定されないが、６０〜１００℃であることが好ましい。当該第４の工程である再乾燥処理を経ることで、本発明光学用フィルムの他の形態の光学用フィルムが得られる。

また、前記光学用フィルムの表面を保護するために、第５の工程により、当該光学用フィルムの両側の表面に保護層を設けてもよい。本発明製造方法の第５の工程として、例えば、溶液流延法によって成形したトリアセチルセルロースフィルムの表面、及び／又は前記光学用フィルムの表面にポリビニルアルコール溶液を塗布し、乾燥・固化させることにより、前記トリアセチルセルロースフィルムと前記光学用フィルムとを貼合わせる工程が一般的であるが、前記光学用フィルムの表面にトリアセチルセルロース溶液をコート装置によって塗布した後、乾燥させることにより、保護層であるトリアセチルセルロース層を形成する工程であってもよい。

前記保護層の素材としては、透明性等光学特性に優れているトリアセチルセルロースを用いる。前記保護層として、トリアセチルセルロース層を設ける場合、トリアセチルセルロースを有機溶媒に溶解させて溶液とし、前記光学用フィルムの表面に塗布し、固化させるのである。

トリアセチルセルロース溶液の溶媒としては、種々の有機溶媒を用いることができるが、塗布性、乾燥の迅速性等の観点から、メチレンクロライドを用いることが好ましい。また、トリアセチルセルロース溶液の溶媒として、メチレンクロライドを単独で使用することもできるが、メチレンクロライド、及びメタノールの混合溶液を用いることが好ましい。当該トリアセチルセルロース溶液の溶媒中のメチレンクロライド、及びメタノールの含有量はメチレンクロライドが８０重量％以上、１００重量％未満、であり、かつメタノールが０重量％を超え、２０重量％以下であることが好ましい。

前記トリアセチルセルロース溶液は前記光学用フィルムの両側の表面にコート装置によって塗布される。前記コート装置として、ナイフコーター、グラビアダイレクトコーター、グラビアリバースコーター、リバースロールコーター、グラビアダイレクトロールコーター、グラビアリバースロールコーター、ロールコーター等が挙げられる。

前記第５の工程において、光学用フィルムの表面に塗布されたトリアセチルセルロース溶液を乾燥させる手段としては、温風乾燥、真空乾燥等の公知の手段を採用することができる。また、トリアセチルセルロース溶液の塗布厚は乾燥後のトリアセチルセルロース層の厚みが３〜１００μｍとなるように調整することが好ましい。かかる第５の工程である保護層の形成を経て、本発明光学用フィルムの他の形態の光学用フィルムが得られる。

本発明製造方法は容易かつ効率的に偏光板等に使用できる光学用フィルムを製作することができるため、偏光板の低コスト化、及び品質の安定化に寄与することができ、産業上非常に有用である。

Claims (6)

1. ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）１０〜７０重量％、ヨウ素（Ｂ）０．０１〜２重量％、ヨウ化カリウム（Ｃ）０．０１〜２重量％からなる水溶液を回転する加熱ロールに展延することによりフィルムを形成する第１の工程と、前記フィルムの水分含有率が前記（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）からなる水溶液の水分の総含有量の５０〜３０重量％になるように乾燥させる第２の工程と、第２の工程で得られたフィルムを連続的に一軸延伸する第３の工程とを備えたことを特徴とする光学用フィルムの製造方法。
2. ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）１０〜７０重量％、ヨウ素（Ｂ）０．０１〜２重量％、ヨウ化カリウム（Ｃ）０．０１〜２重量％からなる水溶液を回転する加熱ロールに展延することによりフィルムを形成する第１の工程と、前記フィルムの水分含有率が前記（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）からなる水溶液の水分の総含有量の５０〜３０重量％になるように乾燥させる第２の工程と、第２の工程で得られたフィルムを連続的に一軸延伸する第３の工程と、少なくとも一以上の回転する加熱ロールに第３の工程で得られたフィルムを接触させながら乾燥処理する第４の工程とを備えたことを特徴とする光学用フィルムの製造方法。
3. ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）１０〜７０重量％、ヨウ素（Ｂ）０．０１〜２重量％、ヨウ化カリウム（Ｃ）０．０１〜２重量％からなる水溶液を回転する加熱ロールに展延することによりフィルムを形成する第１の工程と、前記フィルムの水分含有率が前記（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）からなる水溶液の水分の総含有量の５０〜３０重量％になるように乾燥させる第２の工程と、第２の工程で得られたフィルムを連続的に一軸延伸する第３の工程と、第３の工程で得られたフィルムの両側の表面に保護膜層を設ける第５の工程とを備えたことを特徴とする光学用フィルムの製造方法。
4. ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）１０〜７０重量％、ヨウ素（Ｂ）０．０１〜２重量％、ヨウ化カリウム（Ｃ）０．０１〜２重量％からなる水溶液を回転する加熱ロールに展延することによりフィルムを形成する第１の工程と、前記フィルムの水分含有率が前記（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）からなる水溶液の水分の総含有量の５０〜３０重量％になるように乾燥させる第２の工程と、第２の工程で得られたフィルムを連続的に一軸延伸する第３の工程と、少なくとも一以上の回転する加熱ロールに第３の工程で得られたフィルムを接触させながら乾燥処理する第４の工程と、第４の工程で得られたフィルムの両側の表面に保護膜層を設ける第５の工程とを備えたことを特徴とする光学用フィルムの製造方法。
5. 第１の工程のポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）の鹸化度が９０モル％以上である請求項１乃至４の何れか一に記載の光学用フィルムの製造方法。
6. 請求項１乃至５の何れか一に記載の製造方法により得られる光学用フィルム。