JP2012027459A - 偏光フィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリビニルアルコール系フィルム1を膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理および洗浄処理の順に処理する工程を有し、これらのいずれかの工程の前または工程中に2つのニップロール2、2'間の周速差を利用して一軸延伸を行う偏光フィルムの製造方法であって、前記2つのニップロール2、2'間に少なくとも1台の拡幅ロール3を設置して拡幅と一軸延伸を行う工程を有し、拡幅工程を含む拡幅工程までの積算延伸倍率(但し、拡幅工程までに他の延伸工程がない場合は拡幅工程での延伸倍率)が1.6倍以上であり、拡幅工程において、拡幅ロール3から搬出される前記フィルム1の搬出方向に対する拡幅ロール3の拡幅方向の角度が−40°〜70°(但し、フィルムの流れる方向を左から右に見たときの、フィルムの拡幅ロールからの搬出方向を0°とし、該搬出方向より時計回りの角度を−、反時計回りの角度を+とする。)である。
【選択図】 図1
Description
また、近年では、液晶表示装置の大型化、機能向上及び輝度向上に伴い、それに用いられる偏光フィルムも大型化と同時に、光学特性の向上及び面内均一性の向上が求められている。しかしながら、大型の偏光フィルムを得るためには、広幅の原反フィルムを均一に一軸延伸することが必要であるが、得られる偏光フィルムの光線吸収軸(以下、吸収軸ということがある)がばらつき、光学特性が悪化する傾向にある。さらに、面内の光学特性が均一でない場合、画像表示装置の形成時に表示ムラが発生する。
(1)ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理および洗浄処理の順に処理する工程を有し、これらのいずれかの工程の前または工程中に2つのニップロール間の周速差を利用して一軸延伸を行う偏光フィルムの製造方法であって、前記2つのニップロール間に少なくとも1台の拡幅ロールを設置して拡幅と一軸延伸を行う拡幅延伸工程を含み、拡幅延伸工程を含む拡幅延伸工程までの積算延伸倍率(但し、拡幅延伸工程までに他の延伸工程がない場合は拡幅延伸工程での延伸倍率)が1.6倍以上であり、拡幅延伸工程において、拡幅ロールから搬出される前記フィルムの搬出方向に対する拡幅ロールの拡幅方向の角度が−40°〜70°(但し、フィルムの流れる方向を左から右に見たときの、フィルムの拡幅ロールからの搬出方向を0°とし、該搬出方向より時計回りの角度を−、反時計回りの角度を+とする。)である方法。
(2)拡幅延伸工程を2つ以上有する(1)に記載の方法。
(3)拡幅延伸工程における拡幅ロールを気中に配置する(1)または(2)に記載の方法。
(4)拡幅延伸工程における拡幅ロールがスポンジゴムロールであり、そのスポンジの硬度がJISショアCスケールで20〜60度、密度が0.4〜0.6g/cm3および表面粗さが10〜30Sである(1)〜(3)のいずれかに記載の方法。
(5)拡幅延伸工程における延伸が湿式延伸により行われ、使用する液の温度が20℃〜40℃である(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。
(6)拡幅延伸工程までの積算延伸倍率(但し、拡幅延伸工程までに他の延伸工程がない場合は拡幅延伸工程での延伸倍率)が2.0倍以上である(1)〜(5)のいずれかに記載の方法。
本発明におけるポリビニルアルコール系フィルムを形成するポリビニルアルコール系樹脂は、通常、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化したものが例示される。ケン化度としては、通常約85モル%以上、好ましくは約90モル%以上、より好ましくは約99モル%〜100モル%である。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルのほか、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。共重合可能な他の単量体としては、例えば不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類などが挙げられる。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度としては、通常約1000〜10000、好ましくは約1500〜5000程度である。
この未延伸フィルムを、膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理(架橋処理)、水洗処理の順に処理し、最後に乾燥して得られるポリビニルアルコール系偏光フィルムの厚みは、例えば約5〜50μm程度である。
また、上記工程に記載の無い工程を別の目的で挿入することも自由であることは言うまでもない。この工程の例として、ホウ酸処理後に、ホウ酸を含まないヨウ化物水溶液による浸漬処理(ヨウ化物処理)またはホウ酸を含まない塩化亜鉛等を含有する水溶液による浸漬処理(亜鉛処理)工程等が挙げられる。
なお、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤、染色、ホウ酸処理する場合は、膨潤工程において一軸延伸を行ってもよく、その場合の延伸倍率としては、通常1.2〜3.0倍、好ましくは1.3〜2.5倍である。
延伸は染色槽の前後のニップロールに周速差を持たせるなどの方法で行われる。また、膨潤工程と同様に、拡幅ロール(エキスパンダーロール)、スパイラルロール、クラウンロール、クロスガイダー、ベンドバーなどを、染色浴中および/または浴出入り口に設置することもできる。なお、本発明における一軸延伸は、膨潤工程、染色工程、ホウ酸処理工程および洗浄工程のいずれにおいても適用されうる。
ヨウ化物としてはヨウ化カリウム、ヨウ化亜鉛などが挙げられる。また、ヨウ化物以外の化合物、例えば塩化亜鉛、塩化コバルト、塩化ジルコニウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、硫酸ナトリウムなどを共存させてもよい。
このホウ酸処理は、架橋による耐水化や色相調整(青味がかるのを防止する等)等のために実施される。架橋による耐水化のための場合には、必要に応じて、ホウ酸以外に、またはホウ酸と共に、グリオキザール、グルタルアルデヒドなどの架橋剤も使用することができる。
なお、耐水化のためのホウ酸処理を、耐水化処理、架橋処理、固定化処理などの名称で呼称する場合もある。また、色相調整のためのホウ酸処理を、補色処理、再染色処理などの名称で呼称する場合もある。
耐水化のためのホウ酸処理、色相調整のためのホウ酸処理は特に区別されるものではないが、下記の条件で実施される。
原反フィルムを膨潤、染色、ホウ酸処理をする場合で、ホウ酸処理が架橋による耐水化を目的としている時は、水100重量部に対してホウ酸を約3〜10重量部、ヨウ化物を約1〜20重量部含有するホウ酸処理浴を使用し、通常、約50℃〜70℃、好ましくは約53℃〜65℃の温度で行われる。浸漬時間は、通常、約10〜600秒程度、好ましくは20〜300秒、より好ましくは20〜200秒である。
なお、予め延伸したフィルムを染色、ホウ酸処理を行う場合、ホウ酸処理浴の温度は、通常、約50℃〜85℃、好ましくは約55℃〜80℃である。
その後、ポリビニルアルコール系フィルムを乾燥炉中で約40〜100℃の温度で約60〜600秒乾燥させることにより、偏光フィルムを得ることができる。
なお、ホウ酸処理工程および洗浄処理工程においても、拡幅ロールを使用することができる。
上記した処理工程のいずれか、またはこれらの工程とは別の延伸工程において、フィルムは2つのニップロール間で一軸延伸される。すなわち、フィルムの搬送方向における下流側のニップロールの周速度を上流側のニップロールの周速度よりも大きくして、フィルムに張力を与えて延伸する。
延伸は乾式および湿式のいずれでもよいが、フィルムを所定の溶液中に浸しながら延伸する、いわゆる湿式延伸法で行うのが好ましい。この湿式延伸法はフィルムが破断しにくく充分に延伸できるので、必要な光学特性が得やすく、乾式延伸法に比べて偏光度が高くなる。
この拡幅延伸工程では、ポリビニルアルコール系フィルム1は、処理液4に浸漬され、拡幅ロール3を介して延伸されながら、2つのニップロール2、2'間の周速差で延伸される。なお、この場合、拡幅ロール3は複数台あってもよい。
拡幅ロール3の拡幅方向Mは、偏光フィルムの光学特性を向上させる上で重要であり、フィルム1の搬出方向に対する拡幅方向Mの角度θは−40°〜70°、より好ましくは−30°〜30°の範囲であるのがよい。但し、図3(a)〜(c)に示すように、フィルム1の流れる方向を左から右に見たときの、フィルム1の搬出方向を0°とし、該搬出方向より時計回りの角度を−、反時計回りの角度を+とする。図3において、フィルム1の搬出方向に対する拡幅ロールの拡幅方向の角度が(a)は70°、(b)は0°、(c)は−40°の場合をそれぞれ示している。角度θが上記の範囲を外れた場合、偏光フィルムの吸収軸が一定方向(フィルムの搬送方向)に揃わず、そのためフィルムの光学特性が低下してしまうという問題が起こる。
特に、フィルムの膨潤による幅寸法の変化が大きい膨潤工程や染色工程において、拡幅ロールが複数設置される場合においては、少なくとも1つの拡幅ロール3を気中に設置し、本発明を適用することでシワの発生を抑制しつつ光学特性を向上させることができる。
拡幅ロール3が複数台設置される場合は、本発明を適用する拡幅ロール3が多い方が好ましく、全ての拡幅ロール3に本発明を適用する、すなわち全ての拡幅ロール3を2つのニップロール2、2'間に設置することが非常に好ましい。
ホウ酸処理後に、上記したヨウ化物処理または亜鉛処理を行う場合には、これらの工程についても張力制御を行うことが好ましい。
なお、張力制御を行った場合に、不可避的に若干延伸・収縮される場合があるが、本発明においては、これは延伸処理に含めない。
保護フィルムとしては、例えば、トリアセチルセルロースやジアセチルセルロースのようなアセチルセルロース系樹脂からなるフィルム、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステル系樹脂からなるフィルム、ポリカーボネート系樹脂からなるフィルム、シクロオレフィン系樹脂からなるフィルム、アクリル系樹脂フィルム、ポリプロピレン系樹脂フィルムが挙げられる。
<吸収軸の測定方法>
フィルムの幅方向を基準とし、その基準軸に対して長手方向50mm、幅方向は全幅で帯状フィルム片を採取し、自動複屈折測定装置(大塚電子社製、商品名「RETS」)を用いて、当該フィルム片を幅方向に9等分した各箇所について、吸収軸角度を測定した。得られた軸角度のうち、最大値と最小値を差し引いた値を吸収軸のバラツキとして採用した。
厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルム(クラレビニロンVF−PS#7500、重合度2,400 、ケン化度99.9モル%以上 )を30℃の純水に浸漬してフィルムを十分に膨潤させつつ、1.30倍に一軸延伸を行った。
次にヨウ素/ヨウ化カリウム/水が重量比で0.02/2.0/100 の30℃の染色槽に浸漬しつつ、積算延伸倍率で2.80倍となるように図1に示すような一軸延伸を行った。この時の拡幅ロールから搬出される前記フィルムの搬出方向に対する拡幅ロールの拡幅方向の角度(但し、フィルムの流れる方向を左から右に見たとき、フィルム1の搬出方向を0°とし、該搬出方向より時計回りの角度を−、反時計回りの角度を+とする。)(以下、拡幅ロールの抱き角という)は0°で搬送を行った。その後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水が重量比で12/4.4/100 の55℃水溶液に浸漬しつつ原反からの積算総延伸倍率が5.5倍になるまで一軸延伸を行った後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水が重量比で9/2.9/100の40℃水溶液に浸漬した。続いて5℃の純水で8秒間洗浄し、70℃で3分乾燥して、偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの吸収軸のバラツキ(最大と最小の差)は0.04°であった。
染色槽における拡幅ロールの抱き角を30°とした以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの吸収軸のバラツキ(最大と最小の差)は0.08°であった。
染色槽における拡幅ロールの抱き角を60°とした以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの吸収軸のバラツキ(最大と最小の差)は0.12°であった。
染色槽における拡幅ロールの抱き角を−30°とした以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの吸収軸のバラツキ(最大と最小の差)は0.09°であった。
厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルム(クラレビニロンVF−PS#7500、重合度2,400 、ケン化度99.9モル%以上 )を30℃の純水に浸漬してフィルムを十分に膨潤させつつ、1.30倍に一軸延伸を行った。
次にヨウ素/ヨウ化カリウム/水が重量比で0.02/2.0/100 の30℃の染色槽に浸漬しつつ、積算延伸倍率で1.65倍となるように図1に示すような一軸延伸を行った。この時の拡幅ロールの抱き角は0°で搬送を行った。その後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水が重量比で11/3.5/100 の53℃水溶液に浸漬しつつ原反からの積算延伸倍率が5.8倍になるまで一軸延伸を行った後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水が重量比で11/3.5/100の40℃水溶液に浸漬した。続いて5℃の純水で8秒間洗浄し、70℃で3分乾燥して、偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの吸収軸のバラツキ(最大と最小の差)は0.10°であった。
染色槽における拡幅ロールの抱き角を30°とした以外は実施例5と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの吸収軸のバラツキ(最大と最小の差)は0.13°であった。
染色槽における拡幅ロールの抱き角を60°とした以外は実施例5と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの吸収軸のバラツキ(最大と最小の差)は0.15°であった。
染色槽における拡幅ロールの抱き角を90°とした以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの吸収軸のバラツキ(最大と最小の差)は0.23°であった。
染色槽における拡幅ロールの抱き角を90°とした以外は実施例5と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの吸収軸のバラツキ(最大と最小の差)は0.24°であった。
膨潤槽において、抱き角を0°とした気中の拡幅ロールを介して延伸倍率が2.20倍となる、図1に示すような一軸延伸を行い、続けて染色槽にて積算延伸倍率で2.80倍となる、図1に示すような一軸延伸を行った(染色槽における拡幅ロールの抱き角は0°)以外は実施例1と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの吸収軸のバラツキ(最大と最小の差)は0.11°であった。
膨潤槽における拡幅ロールの抱き角を90°とした以外は実施例8と同様にして偏光フィルムを得た。得られた偏光フィルムの吸収軸のバラツキ(最大と最小の差)は0.34°であった。
Claims (6)
- ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤処理、染色処理、ホウ酸処理および洗浄処理の順に処理する工程を有し、これらのいずれかの工程の前または工程中に2つのニップロール間の周速差を利用して一軸延伸を行う偏光フィルムの製造方法であって、
ここで、前記一軸延伸が、2つのニップロール間に少なくとも1台の拡幅ロールを設置して拡幅と一軸延伸を行う拡幅延伸工程を含み、拡幅延伸工程を含む拡幅延伸工程までの積算延伸倍率(但し、拡幅延伸工程までに他の延伸工程がない場合は拡幅延伸工程での延伸倍率)が1.6倍以上であり、拡幅延伸工程において、拡幅ロールから搬出される前記フィルムの搬出方向に対する拡幅ロールの拡幅方向の角度が−40°〜70°(但し、フィルムの流れる方向を左から右に見たときの、フィルムの拡幅ロールからの搬出方向を0°とし、該搬出方向より時計回りの角度を−、反時計回りの角度を+とする。)である方法。 - 拡幅延伸工程を2つ以上有する請求項1に記載の方法。
- 拡幅延伸工程における拡幅ロールを気中に配置する請求項1または2に記載の方法。
- 拡幅延伸工程における拡幅ロールがスポンジゴムロールであり、そのスポンジの硬度がJISショアCスケールで20〜60度、密度が0.4〜0.6g/cm3および表面粗さが10〜30Sである請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 拡幅延伸工程における延伸が湿式延伸により行われ、使用する液の温度が20℃〜40℃である請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 拡幅延伸工程までの積算延伸倍率(但し、拡幅延伸工程までに他の延伸工程がない場合は拡幅延伸工程での延伸倍率)が2倍以上である請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
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