JP2023086752A - ポリビニルアルコールフィルム、その製造方法及びそれを使用した光学フィルム - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明はポリビニルアルコールフィルム、その製造方法及びそれを使用した光学フィルムを得ることにある。
【解決手段】 本発明のポリビニルアルコールフィルムはホウ酸処理後、（Ｔｍ）＞２１０℃の融点を有し、当該フィルムの任意の２か所における融点差ΔＴｍは＜３．２℃であり、上述の特徴を有するポリビニルアルコールフィルムは、延伸及び染色後に色均一性を有し、濃度ムラや色斑などの色の不均一問題が生じず、ポリビニルアルコールフィルムで光学フィルムを製造する際の欠点が改善され、光学フィルムの製造における歩留まり率が向上する。
【選択図】 図１
【解決手段】 本発明のポリビニルアルコールフィルムはホウ酸処理後、（Ｔｍ）＞２１０℃の融点を有し、当該フィルムの任意の２か所における融点差ΔＴｍは＜３．２℃であり、上述の特徴を有するポリビニルアルコールフィルムは、延伸及び染色後に色均一性を有し、濃度ムラや色斑などの色の不均一問題が生じず、ポリビニルアルコールフィルムで光学フィルムを製造する際の欠点が改善され、光学フィルムの製造における歩留まり率が向上する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、光学フィルムとして、特に偏光フィルムとして用い得る、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ，ＰＶＡ）フィルムに関するものである。
ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ，ＰＶＡ）フィルムは一種の親水性ポリマーであり、透明性、機械的強度、水溶性、良好な加工性などの性能を有し、包装材料又は電子製品の光学フィルムにおいて、特に偏光フィルムにおいて広く用いられている。
偏光フィルムを製造する際は、ＰＶＡフィルムをホウ酸水溶液中に入れて延伸と染色を行うが、染料分子がＰＶＡフィルムのＰＶＡ分子間に拡散進入して規則的に配列されることで、偏光フィルムがその配列方向に平行な光成分を吸収できるようにし、垂直方向の光成分は透過させて、偏光を有する特性が生じるようにさせる。
良好な偏光フィルムは色が均一で、色斑が少なく、皺がないなどの特性を有し、優れた光学特性を提供することができる。偏光フィルムの光学特性を向上させるため、従来技術ではポリビニルアルコールの構造を変化させたり、官能基（例えばカチオン基）を加えたりするなどして、粘度や鹸化度を変えることにより光学特性を向上させている。
ＰＶＡフィルムで偏光フィルムを製造する際に光学特性を向上させる方法は公知技術で既に提供されているものの、従来技術では、ＰＶＡフィルムを使用して大きなサイズの光学フィルムを製造する際には、染色の不均一、濃度ムラや色斑、又は延伸における色の不均一などの現象がしばしば生じ、光学フィルム製造の難易度が高くなる。
上述の問題を解決するため、本発明はポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ，ＰＶＡ）フィルムを提供することを目的としており、０．２ｗｔ％のホウ酸で処理後、示差走査熱量計（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ，ＤＳＣ）で測定した融点Ｔｍが＞２１０℃であり、当該ＰＶＡフィルムの任意の２か所における融点差（ΔＴｍ）は＜３．２℃である。
好ましい実施例中、０．２ｗｔ％のホウ酸水溶液で処理した後のＰＶＡフィルムは、ＤＳＣで測定した結晶化温度（Ｔc）が＜１５３．５℃を有する。
好ましい実施例中、０．２ｗｔ％のホウ酸水溶液で処理した後のＰＶＡフィルムの任意の２か所における結晶化温度差（ΔＴc）は＜３．８５℃である。
好ましい実施例中、ＰＶＡフィルムが有する遅延量の標準偏差は＜３ｎｍである。
好ましい実施例中、０．１２ｇのＰＶＡフィルムを０．２ｗｔ％のホウ酸水溶液で処理後、水で溶解した後の水溶液のホウ素含有量は１６～１９ｐｐｍである。
本発明の別の目的は、光学フィルムを提供することであり、それは本発明のＰＶＡフィルムで製造されたものである。
好ましい実施例中、光学フィルムは偏光フィルムである。
好ましい実施例中、偏光フィルムが有する偏光度は＞９９．８である。
本発明の別の目的は、本発明のＰＶＡフィルムの製造方法を提供することであり、それは、（ａ）ポリビニルアルコール系樹脂を４～２０℃／時の昇温速度下で攪拌し、溶解温度が＞１００℃になった後、２～４時間維持し、且つ１時間に少なくとも２回攪拌方向を反転させて、ポリビニルアルコール鋳造溶液を形成する工程と、（ｂ）鋳造溶液を鋳造ドラムに鋳込む工程と、（ｃ）乾燥を経てＰＶＡフィルムを形成する工程と、を含む。
好ましい実施例中、鋳造ドラムの回転速度は３～７ｍ／ｍｉｎである。
好ましい実施例中、工程（ｃ）の乾燥は、加熱ローラ又はフローティングドライヤーで処理する。
好ましい実施例中、フローティングドライヤー内でフィルムが幅方向に沿って受ける最大／最小空気流量は≦３．０である。
好ましい実施例中、ポリビニルアルコール鋳造溶液は可塑剤をさらに含み、可塑剤はポリビニルアルコール系樹脂１００重量部に対して３～３０重量部である。
好ましい実施例中、ポリビニルアルコール鋳造溶液中のポリビニルアルコール系樹脂含有量は１０～６０ｗｔ％である。
好ましい実施例中、ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は８００～１００００の間である。
公知技術と比べて、本発明のＰＶＡフィルムは、染色後の色が均一で、濃度ムラや色斑などの色の不均一問題が生じず、ＰＶＡで光学フィルムを製造する際の欠点が効果的に改善され、光学フィルムの製造における歩留まり率が向上し、特に大きいサイズの偏光フィルムを製造するのに用いることができる。
以下の実施形態は、本発明を過度に限定するものではない。本発明が属する技術分野の当業者は、本発明の精神又は範囲から逸脱せずに本明細書中で検討する実施例に対して修正や変更を行うことができ、いずれも本発明の範囲に即する。
本明細書中の「１」及び「一種」という用語は、本明細書において文法の対象が１つ以上（即ち少なくとも１つ）存在することを指す。
本発明中、ＭＤは機械方向（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）、即ちＰＶＡフィルムの縦方向であり、ＴＤは幅方向（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）、即ちＰＶＡフィルムの横方向である。
本発明のポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ，ＰＶＡ）フィルムの製造方法は、ポリビニルアルコール鋳造溶液を調製した後、ポリビニルアルコール鋳造溶液を鋳造ドラムに鋳込み、乾燥を経てポリビニルアルコール系ポリマーフィルムを形成する、という工程を含む。
具体的に、ＰＶＡフィルムの製造方法は以下の工程を含む。溶解タンク中、ポリビニルアルコール樹脂を溶液（例えば水）中に溶解してポリビニルアルコール鋳造溶液を形成する。選択的にフィルタでポリビニルアルコール鋳造溶液を濾過してもよい。その後、歯車ポンプ（ｇｅａｒ ｐｕｍｐ）及びコーティング機（例えばＴ型ダイコーター）を用いてポリビニルアルコール鋳造溶液を鋳造ドラムに鋳込む。最後に、ドラムに成膜されたＰＶＡフィルムを剥離した後、一連の加熱ローラ及び／又は乾燥の熱処理を経てＰＶＡフィルムを得る。
ポリビニルアルコール鋳造溶液の調製では、ポリビニルアルコール樹脂を溶解タンク中で溶解するが、溶解タンク中の溶解温度は＞１００℃であり、好適には＞１１０℃、より好適には＞１２０℃であり、具体的には、例えば１０５℃、１１０℃、１１５℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃、１３５℃又は１４０℃であるが、本発明はこれらに限定されない。溶解タンクは毎時４～２０℃の速度で昇温するのが好ましく、好適には５～１５℃、より好適には６～９℃であり、具体的には、例えば４．０℃／ｈｒ、５．０℃／ｈｒ、６．０℃／ｈｒ、７．０℃／ｈｒ、８．０℃／ｈｒ、９．０℃／ｈｒ、１０℃／ｈｒ、１１℃／ｈｒ、１２℃／ｈｒ、１３℃／ｈｒ、１４℃／ｈｒ、１５℃／ｈｒ、１６℃／ｈｒ、１７℃／ｈｒ、１８℃／ｈｒ、１９℃／ｈｒ又は２０℃／ｈｒなどであり、昇温速度が速すぎると、ポリビニルアルコール樹脂にケーキングが発生しやすくなり、溶解が不完全になってしまう。所望の溶解温度まで昇温させた後、ポリビニルアルコール鋳造溶液を２～４時間攪拌し続けるが、好適には３時間であり、且つ１時間に少なくとも２回攪拌方向を変えるが、好適には３回であり、例えば時計回りに２０分間回転させた後、反時計回りに２０分間回転させる。上述の攪拌過程における方向の反転により、溶解効果を高め、ポリビニルアルコール鋳造溶液中にクラスター（ｃｌｕｓｔｅｒ）が残ってしまうのを防ぐことができる。
ポリビニルアルコール鋳造溶液の調製では、ポリビニルアルコール樹脂の含有量は１０～６０ｗｔ％であり、好適には１５～４０ｗｔ％、より好適には２０～３０ｗｔ％であり、具体的には、例えば１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０ｗｔ％などである。ポリビニルアルコール樹脂の含有量が不足すると、ポリビニルアルコール鋳造溶液の粘度が低くなりすぎて、乾燥負荷が過度に大きくなり、ＰＶＡフィルム調製における成膜効率が悪くなってしまう。反対に、ポリビニルアルコール樹脂の含有量が高すぎると、ポリビニルアルコール樹脂が溶解しにくくなって、クラスターが残りやすくなり、ＰＶＡフィルムの位相差の均一性が劣化し、後続の製造プロセスにおける染色の均一性に影響を及ぼしてしまう。
上述のポリビニルアルコール樹脂は、ビニルエステル系樹脂単量体の重合によりポリビニルエステル系樹脂を形成した後、鹸化反応を行って得たものである。そのうち、ビニルエステル系樹脂単量体は、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ペンタン酸ビニル、オクタン酸ビニルなどのビニルエステル類を含むが、本発明はこれらに限定されず、好適には酢酸ビニルである。また、オレフィン類化合物又はアクリレート誘導体と上述のビニルエステル系樹脂単量体との共重合体も使用可能である。オレフィン類化合物は、エチレン、プロピレン又はブチレンなどを含むが、本発明はこれらに限定されない。アクリレート誘導体はアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ－プロピル、アクリル酸イソプロピル又はアクリル酸ｎ－ブチルなどを含むが、本発明はこれらに限定されない。
ポリビニルアルコール樹脂の鹸化度は９０％以上であり、好適には９９％以上であり、これにより良好な光学特性が得られるが、具体的には、例えば９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９．１、９９．２、９９．３、９９．４、９９．５、９９．６、９９．７、９９．８、９９．９％などである。ポリビニルアルコールの重合度は８００～１００００の間であり、好適には２２００～１００００の間であり、具体的には、例えば８００、９００、１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、６０００、７０００、８０００、９０００、１００００などであり、重合度が８００を上回ると良好な加工特性を具備するが、重合度が１００００を上回ると溶解するのに都合が悪くなる。
鋳造溶液中には、ポリビニルアルコール系樹脂のほかに、可塑剤を含めて成膜の加工性を増強することもでき、使用可能な可塑剤には、例えばエチレングリコール、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、プロピレングリコール又はグリセロールなどの多価アルコールが含まれるが、本発明はこれらに限定されず、好適にはエチレングリコール及びグリセロールである。可塑剤の添加量は通常、ポリビニルアルコール樹脂１００重量部に対して３～３０重量部の間であり、好適には７～２０重量部の間であり、具体的には、例えば３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０重量部などである。可塑剤の含有量が不足すると、形成されるＰＶＡフィルムに結晶が生じやすくなり、後続の加工における染色効果に影響を及ぼしてしまう。反対に、可塑剤の含有量が高すぎると、ＰＶＡフィルムの機械的性質が損なわれてしまう。
ＰＶＡフィルムの製造方法において使用する設備には、溶解タンク、フィルタ、コーティング機及び溶解タンクからコーティング機の前まで接続される輸送配管が含まれ、好ましい状態としては、それら設備に保温装置が被覆されており、保温装置は金属発熱体（電熱線）、又は内部に油や水などの液体が入れられたジャケットでよく、金属ワイヤ又はジャケット内の液体を加熱し、それら設備（特に設備と配管の表面）を均一に加熱して保温状態を維持させることで、設備又は配管の表面温度が失われてポリビニルアルコール鋳造溶液中のポリビニルアルコールにゲルやクラスターが形成されるのを防止する。また、保温温度は過度に高くしてはならず、さもないとポリビニルアルコール鋳造溶液の一部が脱水又はゲル化し、キツネ色又は黒色のゲルが形成され、後工程における塗布成膜後のＰＶＡフィルムの表面品質や均一性に影響を及ぼしてしまう。塗布成形におけるポリビニルアルコール鋳造溶液の保温温度は８０～１２０℃であり、好適には９０～１１０℃、より好適には９０～１００℃であり、具体的には、例えば８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０℃などである。
ポリビニルアルコール鋳造溶液を鋳造ドラムに鋳込むとき、鋳造ドラムの回転速度は約３～７ｍ／ｍｉｎであり、好適には４～６ｍ／ｍｉｎである。ドラムの速度が遅すぎると、鋳造溶液が過度に乾燥し、位相差、融点分布が不均一になる傾向がある。反対に、ドラムの速度が速すぎると、鋳造溶液の乾燥が不十分となり、剥離性が低下してしまう。また、好ましい実施形態中、ドラムの温度は８５～９０℃に設定し、具体的には、例えば８５、８６、８８、８７、８８、８９、９０℃などであり、ドラムの温度が高すぎると、ドラム上の鋳造溶液に起泡現象が生じやすくなる。
鋳造ドラム上で最初に成膜したＰＶＡフィルムをドラムから剥離した後、乾燥を経てＰＶＡフィルムが形成されるが、乾燥過程は、加熱ローラ上で行うか、又はフローティングドライヤー上で行うか、選択することができる。加熱ローラ及びフローティングドライヤーの数は特に限定されず、必要に応じて調整できる。但し、好ましい実施例中、乾燥室（即ち乾燥器）の温度比は最高／最低が２．０～２．４である。乾燥室の温度比が大きすぎると、結晶化度が不均一になりやすく、ＰＶＡフィルムを光学フィルムの製造に使用する際にホウ酸との反応が不均一になってしまう。また、隣接する乾燥室の温度差は６５℃以下であるのが好ましく、より好適には６０℃以下であり、最適なのは５０℃であり、隣接する乾燥室の温度差が大きすぎると、位相差の分布が不均一になりやすくなる。また、フローティングドライヤー内で幅方向（即ち機械方向に垂直）に沿って成形されたＰＶＡフィルムが受ける空気流量は特に限定されないが、最大／最小の空気流量比は３．０以下に制御しなければならず、具体的には、例えば０、０．５、１．０、１．５、２．０、２．５又は３．０である。風量が多い場所は水分が奪われやすいため、乾燥度が高くなるが、この空気流量比範囲であれば、ＰＶＡフィルムの各位置が触れる風量を同一に制御して均一に乾燥させることが可能である。また、空気流量比が大きすぎると、ＰＶＡフィルムを光学フィルムの製造に使用する際に、ホウ酸との反応が不均一になったり位相差が不均一になったりする問題が生じてしまう。
本発明における「０．２ｗｔ％のホウ酸水溶液で処理する」とは、（ａ）約０．１ｇのＰＶＡフィルムを２０ｇの純水に入れて、ＰＶＡフィルムを純水の液面以下に完全に浸漬し、２５０ｒｐｍの攪拌速度で１時間攪拌し、（ｂ）ＰＶＡフィルムを純水中から取り出し、０．２ｗｔ％のホウ酸水溶液に入れた後、１．０時間静置し、（ｃ）ＰＶＡフィルムを０．２ｗｔ％のホウ酸水溶液から取り出した後、ＰＶＡフィルムを密閉容器中に入れて１６．０時間静置・熟成させてホウ酸処理が完了する、というものである。本発明では、低いホウ酸濃度を採用しているが、それは、高い濃度のホウ酸を使用すると、高濃度のホウ酸によってＰＶＡフィルム中の本来反応しにくいエリアまで反応性を持ってしまい、フィルムの均一性が観察されにくいためである。
本発明のＰＶＡフィルムは、ホウ酸処理後、示差走査熱量計（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ，ＤＳＣ）測定で（Ｔｍ）＞２１０℃の融点を有し、ＰＶＡフィルムの任意の２か所における融点差（ΔＴｍ）は＜３．２℃である。具体的には、例えば融点（Ｔｍ）は２１１℃、２１２℃、２１５℃、２２０℃、２２５℃又は２３０℃などであるが、本発明はこれらに限定されない。ＰＶＡフィルムの任意の２か所におけるΔＴｍは、具体的には、例えば１℃、１．５℃、２℃、２．５℃、３℃又は３．１℃などであるが、本発明はこれらに限定されない。
ＰＶＡフィルムで光学フィルムを製造する際には延伸と染色を行うが、偏光フィルムを例とすると、偏光フィルムの製造工程ではＩ3－、Ｉ5－ヨウ化物イオンが含まれたホウ酸水溶液でＰＶＡフィルムの染色が行われるため、ホウ酸がＰＶＡの無定形（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ）エリアとの架橋結合作用を生じた後、ヨウ化物イオンが固定され、ヨウ化物イオンの溶出を防ぐことができる。しかし、ＰＶＡ分子はホウ酸との架橋結合を生じた後、結晶性が低下し、それに伴い融点も下がる。結晶化度分布が不均一になると、ＰＶＡフィルムとホウ酸の反応が不均一になり、Ｉ3－、Ｉ5－ヨウ化物イオンの固定が不均一になって、色が不均一になってしまう。そのため本発明は、アナログ偏光子の製造工程に採用されるホウ酸浸漬でＰＶＡフィルムのホウ酸処理を行い、且つ低い濃度のホウ酸（本明細書では０．２ｗｔ％を採用）を使用しており、示差走査熱量計（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ，ＤＳＣ）測定では融点（Ｔｍ）が＞２１０℃、ＰＶＡフィルムの任意の２か所におけるΔＴｍは＜３．２℃であり、当該ＰＶＡフィルムは適度且つ均一な結晶性を有し、延伸と染色を行う際には、色が均一な偏光フィルムを得ることができる。本発明のＰＶＡフィルムは延伸と染色を経るその他の光学フィルムの製造にも用いることができ、偏光フィルムに限られない。
さらに、ホウ酸処理後のＰＶＡフィルムは、ＤＳＣ測定で（Ｔc）＜１５３．５℃の結晶化温度を有する。具体的には、ホウ酸処理後のＰＶＡフィルムの結晶化温度（Ｔc）は例えば１１０℃、１１５℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃、１３５℃、１４０℃、１５０℃又は１５５℃などであるが、本発明はこれらに限定されない。
さらに、ホウ酸処理を経たＰＶＡフィルムの任意の２か所におけるΔＴcは＜３．８５℃である。具体的には、ホウ酸処理を経たＰＶＡフィルムの任意の２か所におけるΔＴcは例えば０℃、０．５℃、１℃、１．５℃、２℃、２．５℃、３℃又は３．１９℃などであるが、本発明はこれらに限定されない。
本発明中、上述のＤＳＣ測定方法の工程には、図１に示す通り、ＰＶＡフィルムのうちのＭＤ位置を、ＴＤ方向で端部から４０ｃｍ以内の範囲内とし、ＴＤ方向に沿って左、中、右で１０ｃｍ＊１０ｃｍの面積の試験片を３枚切り出すことが含まれる。次に、試験片からそれぞれ０．１ｇのＰＶＡフィルムを秤量して取り、ガラス瓶に入れて２０ｇの純水を加え、ＰＶＡフィルムが完全に純水の液面以下にあるようにし、攪拌球を加え、攪拌速度は２５０ｒｐｍとし、常温で１．０時間攪拌した。その後、ガラス瓶内の純水を出し、０．２ｗｔ％のホウ酸水溶液を２０ｇ加えて、１．０時間静置した後、ホウ酸水溶液を出して、ホウ酸処理後のＰＶＡフィルムを瓶内で密閉して１６．０時間静置・熟成させた。最後に、ホウ酸処理後のＰＶＡフィルムを取り出し、スチールプレート上に平らに広げて、１０５℃で１．０時間乾燥した後、ホウ酸処理後のＰＶＡフィルムを取り出してＤＳＣ分析した。ＤＳＣ試験温度の範囲は３０℃～２５０℃とし、３０℃及び２５０℃において各温度を１分間維持し、１回目の昇温時の融点（Ｔm）、１回目の降温時の結晶化温度（Ｔc）、２回目の昇温時のガラス転移温度（Ｔg）を記録した。ＤＳＣ測定機器は汎用のＤＳＣ測定器でよく、例えばＤＳＣはＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＤＳＣ ２５などである。
さらに、本発明のＰＶＡフィルムが有する遅延量の標準偏差は＜３ｎｍである。具体的には、ＰＶＡフィルムの遅延量の標準偏差は例えば０ｎｍ、０．５ｎｍ、１．０ｎｍ、１．５ｎｍ、２．０ｎｍ、２．５ｎｍ又は２．９ｎｍなどであるが、本発明はこれらに限定されない。
本発明中、遅延量（Ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）とは、光がフィルムを通過するときの入射偏光の位相変化量であり、即ち位相が遅延した量のことをいい、単位はｎｍである。遅延量数値の均一性は分子の配向均一性及び厚み均一性に関わり、後続の光学フィルムの製造工程に大きく影響する。図１に示す通り、遅延量の測定では、ホウ酸処理後のＰＶＡフィルムのうちのＭＤ位置を、ＴＤ方向で端部から４０ｃｍ以内の範囲内とし、ＴＤ方向に沿って左、中、右で１０ｃｍ＊１０ｃｍの面積の試験片を３枚切り出して測定を行い、範囲内の全てのポイントにおける遅延量数値及び統計データ（最大値、標準偏差など）を得ることができる。
さらに、本発明のＰＶＡフィルム０．１２ｇを０．２ｗｔ％のホウ酸水溶液で処理後、水で溶解した後の水溶液のホウ素含有量は１６～１９ｐｐｍである。具体的には、例えば１６ｐｐｍ、１６．５ｐｐｍ、１７ｐｐｍ、１７．５ｐｐｍ、１８ｐｐｍ、１８．５ｐｐｍ又は１９ｐｐｍなどであるが、本発明はこれらに限定されない。上述のホウ素含有量よりも低いと、ＰＶＡフィルムを後に染色する際の固着力が不足するためよくない。上述のホウ素含有量よりも高いと、ホウ酸とＰＶＡの架橋結合度が過度に高くなり、後続の延伸工程に不都合であるためよくない。
本発明中、上述のホウ素含有量測定方法の工程には、ホウ酸処理後のＰＶＡフィルムを取り出し、純水に通した後、３０ｍｌのガラス製試料採取容器に入れて、純水２０ｇを加え、十分に溶解させてからＩＣＰ－ＯＥＳにより溶液中のホウ素濃度を分析することが含まれる。
本発明における光学フィルムは、本発明のＰＶＡフィルムを使用して完成させたものである。光学フィルムは偏光フィルム、ブルーライトカットフィルム、フィルターレンズなどを含み、本発明はこれらに限定されない。好適には、光学フィルムは偏光フィルムであり、偏光フィルムが有する偏光度は＞９９．８である。
以下では、実施例と合わせて本発明についてより詳しく説明する。但し、それらの実施例は本発明をより容易に理解できるよう助けるためのものであり、本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。
実施例１～４
ＰＶＡフィルムの製作：融点（Ｔｍ）がそれぞれ２３３．２１℃、２３３．２４℃、２３３．０１℃及び２３３．０８℃のポリビニルアルコール樹脂をポリビニルアルコール鋳造溶液の主要成分とし、本発明のＰＶＡフィルムの製造方法を用いて実施例１～４のＰＶＡフィルムを製作した。製造方法の操作条件は表１に示す通りである。
比較例１～３
ＰＶＡフィルムの製作：融点（Ｔｍ）がそれぞれ２３３．１５℃及び２３３．１７℃のポリビニルアルコール樹脂をポリビニルアルコール鋳造溶液の主要成分とし、本発明のＰＶＡフィルムと同じ製造方法で異なる操作条件を用いて比較例１～３のＰＶＡフィルムを製作した。製造方法の操作条件は表１に示す通りである。
実験例
ＰＶＡフィルムの性質分析：実施例１～４及び比較例１～３における各ＰＶＡフィルムの遅延量の標準偏差を測定し、さらに０．２ｗｔ％のホウ酸水溶液で処理した後、それらの融点（Ｔｍ）、融点差は（ΔＴｍ）、結晶化温度（Ｔc）、結晶化温度差（ΔＴc）、ホウ素含有量を測定した。測定結果は表２に示す通りである。
偏光フィルムの製作：実施例１～４及び比較例１～３における各ＰＶＡフィルムを約３０℃の水中に浸漬し、それらを膨潤させた後、１回目の一軸延伸を行い、ＭＤ方向に向かって延伸して、延伸後の長さをＰＶＡフィルムの元の長さの２．０倍にした。次に、１回目の延伸後のＰＶＡフィルムを０．０３質量パーセントのヨウ素及び３質量パーセントのヨウ化カリウムが含まれた３０℃の水溶液中に浸漬し、２回目の一軸延伸を行い、ＭＤ方向に向かって延伸して、延伸後の長さをＰＶＡフィルムの元の長さの３．３倍にした。次に、２回目の延伸後のＰＶＡフィルムを３質量パーセントのヨウ化カリウム及び３質量パーセントのホウ酸が含まれた３０℃の水溶液中に浸漬し、３回目の一軸延伸を行い、ＭＤ方向に向かって延伸して、延伸後の長さをＰＶＡフィルムの元の長さの３．６倍にした。次に、３回目の延伸後のＰＶＡフィルムを５質量パーセントのヨウ化カリウム及び４質量パーセントのホウ酸が含まれた６０℃の水溶液中に浸漬し、４回目の一軸延伸を行い、ＭＤ方向に向かって延伸して、延伸後の長さをＰＶＡフィルムの３回目の延伸後における長さの６．０倍にした。最後に、４回目の延伸後のＰＶＡフィルムを３質量パーセントのヨウ化カリウムが含まれた水溶液中に１５秒間浸漬した後、６０℃で４分間乾燥して、偏光フィルムを得た。実施例１～４及び比較例１～３で得られた偏光フィルムの偏光度と色均一性を測定した。測定結果は表２に示す通りである。
偏光度の測定方法：２枚の同じ偏光フィルムを配向方向が同じ状態で重ね、波長下における光透過率（Ｈ0）を測定し、別に２枚の同じ偏光フィルムを配向方向が垂直な状態で重ね、波長下における光透過率（Ｈ90）を測定し、［（Ｈ0－Ｈ90）／（Ｈ0＋Ｈ90）］1/2という公式により偏光度を計算した。
色均一性の測定方法：２枚の同じ偏光フィルムを直交にして重ね、光束発散度＝１４０００ｌｘのランプハウスを用いていずれかの面に照射を行い、もう一方の面の色均一性を観察し、Ｏ：色の不均一がない、Δ：色が若干不均一、Ｘ：色が顕著に不均一、というルールに従って評価を行った。
表２に示す通り、実施例１～４のＰＶＡフィルムの融点（Ｔｍ）はいずれも＞２１０℃であり、且つ任意の２か所のΔＴｍはいずれも＜３．２℃であり、それらを用いて完成させた偏光フィルムには良好な色均一性が見られた。それに比べ、比較例１～３の各ＰＶＡフィルムが有する融点（Ｔｍ）は２１０℃を上回っているか、又は任意の２か所のΔＴｍが３．２℃を上回るという状況であり、それらを用いて完成させた偏光フィルムには思わしくない色均一性が見られ、色が若干不均一・色が顕著に不均一という状況が存在しており、特に比較例２と３は、結晶化温度（Ｔc）が１５３．５℃を上回り、ホウ素含有量が
１６～１９ｐｐｍではないか、又は遅延量の標準偏差が３ｎｍを上回っており、それらの偏光フィルムの色均一性は顕著に悪かった（色が顕著に不均一）。本発明のＰＶＡフィルムの融点（Ｔｍ）は＞２１０℃であり、且つ任意の２か所のΔＴｍは＜３．２℃であり、偏光フィルムの製造に用いるなら、色均一性を具備させることができ、濃度ムラや色斑の問題が生じにくくなる。
１６～１９ｐｐｍではないか、又は遅延量の標準偏差が３ｎｍを上回っており、それらの偏光フィルムの色均一性は顕著に悪かった（色が顕著に不均一）。本発明のＰＶＡフィルムの融点（Ｔｍ）は＞２１０℃であり、且つ任意の２か所のΔＴｍは＜３．２℃であり、偏光フィルムの製造に用いるなら、色均一性を具備させることができ、濃度ムラや色斑の問題が生じにくくなる。
要約すると、本発明のＰＶＡフィルムは（Ｔｍ）＞２１０℃の融点を有し、且つ任意の２か所におけるΔＴｍは＜３．２℃であり、延伸及び染色後に色均一性を有し、濃度ムラや色斑などの色の不均一問題が生じず、ＰＶＡフィルムで光学フィルムを製造する際の欠点が効果的に改善され、光学フィルムの製造において、特に大きいサイズの偏光フィルムの製造において歩留まり率が向上する。
以上で本発明について詳細に説明したが、上述は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の実施範囲を限定するものではない。本発明の特許請求の範囲に基づく同等変化や修飾はいずれも本発明の特許請求の範囲に属するものである。
Claims (15)
- ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ，ＰＶＡ）フィルムであって、０．２ｗｔ％のホウ酸水溶液で処理後、示差走査熱量計（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ，ＤＳＣ）で、前記ＰＶＡフィルムの任意の箇所で測定した融点（Ｔm）が＞２１０℃であり、前記ＰＶＡフィルムの任意の２か所における融点差（ΔＴm）が＜３．２℃である、ＰＶＡフィルム。
- ０．２ｗｔ％のホウ酸水溶液で処理後、ＤＳＣで測定した結晶化温度（Ｔc）が＜１５３．５℃である、請求項１に記載のＰＶＡフィルム。
- ０．２ｗｔ％のホウ酸水溶液で処理後、前記ＰＶＡフィルムの任意の２か所における結晶化温度差（ΔＴc）が＜３．８５℃である、請求項２に記載のＰＶＡフィルム。
- 前記ＰＶＡフィルムのＴＤ方向（幅方向）に沿って測定した遅延量の標準偏差が＜３ｎｍである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＰＶＡフィルム。
- 前記ＰＶＡフィルム０．１２ｇを０．２ｗｔ％のホウ酸水溶液で処理し、水で溶解した後の前記水溶液のホウ素含有量が１６～１９ｐｐｍである、請求項４に記載のＰＶＡフィルム。
- 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＰＶＡフィルムにより製造されたものである、光学フィルム。
- 偏光フィルムである、請求項６に記載の光学フィルム。
- 前記偏光フィルムが有する偏光度は＞９９．８である、請求項７に記載の光学フィルム。
- （ａ）ポリビニルアルコール系樹脂を４～２０℃／時の昇温速度下で攪拌し、溶解温度
が＞１００℃になった後、２～４時間維持し、且つ１時間に少なくとも２回攪拌方向を反
転させて、ポリビニルアルコール鋳造溶液を形成する工程と、
（ｂ）前記鋳造溶液を鋳造ドラムに鋳込む工程と、
（ｃ）乾燥を経てＰＶＡフィルムを形成する工程と、を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＰＶＡフィルムの製造方法。 - 前記鋳造ドラムの回転速度は３～７ｍ／ｍｉｎである、請求項９に記載の製造方法。
- 前記工程（ｃ）の乾燥は、加熱ローラ又はフローティングドライヤーで処理する、請求項１０に記載の製造方法。
- 前記フローティングドライヤー内でフィルムが幅方向に沿って受ける最大／最小空気流量は≦３．０である、請求項１１に記載の製造方法。
- 前記ポリビニルアルコール鋳造溶液は可塑剤をさらに含み、前記可塑剤はポリビニルアルコール系樹脂１００重量部に対して３～３０重量部である、請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の製造方法。
- 前記ポリビニルアルコール鋳造溶液中の前記ポリビニルアルコール系樹脂含有量は１０～６０ｗｔ％である、請求項１３に記載の製造方法。
- 前記ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は８００～１００００の間である、請求項１４に記載の製造方法。
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